Šviesolaidiniai jutikliai pramoninės automatikos sistemose
Konvejerio dalies buvimo automatizuotoje linijoje nustatymas, informacijos apie apšvietimo įrenginio veikimą gavimas, kompaktiškos, bet efektyvios mašinos valdymas.. Visur reikalingas minimalus proceso valdymas klaidų, o jei gedimas įvyksta, svarbu žinoti gedimo priežastį, kad klaidos nepasikartotų ateityje, nes šiuolaikiniai technologiniai procesai netoleruoja prastos kokybės. Čia į pagalbą ateina jutikliai.
Yra daugybė jutiklių tipų: magnetiniai, indukciniai, fotoelektriniai, talpiniai – kiekvienas iš jų turi savų privalumų ir trūkumų. Fotovoltinė yra viena iš universaliausių. Čia yra lazeris ir infraraudonieji spinduliai, vienas spindulys ir atspindintis. Tačiau pažvelgsime į optinius jutiklius, nes jie turi plačiausias konfigūracijos galimybes ir idealiai tinka net sunkiausiai pasiekiamose vietose.
Optinis optinis jutiklis yra padalintas į porą įrenginių: optinį fotovoltinį stiprintuvą ir optinį kabelį su optine galvute. Kabelis praleidžia šviesą iš stiprintuvo.
Principas paprastas.Spindulys ir imtuvas veikia kartu: imtuvas aptinka emiterio skleidžiamą šviesos bangą. Technologiškai šis procesas vykdomas įvairiais būdais: sekant šviesos bangos kampą, matuojant šviesos kiekį arba matuojant šviesos bangos sugrįžimo laiką, siekiant išmatuoti atstumą iki objekto.
Optinis šaltinis ir imtuvas gali būti tiesiog galvoje (difuziniai arba atspindintys blokai), arba jie gali būti pagaminti atskirai - dvi galvutės (vieno pluošto). Šviesolaidinio jutiklio galvutėje yra elektronika, o imtuvas yra prijungtas prie elektronikos tiesiai per optinį skaidulą. Gautos ir perduodamos bangos sklinda per skaidulą panašiai kaip didelės spartos duomenų perdavimas optiniuose tinkluose.
Šio atskyrimo pranašumas yra tas, kad imtuvas yra sumontuotas ant matuojamo objekto. Šviesolaidinis kabelis yra nutiestas ir prijungtas prie stiprintuvo, kuris yra specialioje valdymo spintoje, kuri apsaugo stiprintuvą nuo dažnai atšiaurios gamyklos lauko aplinkos. Variantų pasirinkimas įvairus. Stiprintuvai yra paprasti ir sudėtingi, ypač daugiafunkciniai, turintys galimybę atlikti logines ir perjungimo operacijas.
Pagrindiniame šviesolaidinių jutimo stiprintuvų rinkinyje yra mažiausiai elektroninių komponentų ir funkcionalumo, o patys sudėtingiausi yra prijungiami ir paleidžiami, o elektronika yra visiškai pritaikyta. Kai kurios jutiklių elektronikos dalys gali apdoroti daugiau nei 10 įvesties skaidulų. Žinoma, yra ir nuoroda. Indikatoriai rodo, ar jutiklis veikia tinkamai. Jis taip pat turi kitų funkcijų.
Valdiklio sąsaja nustatoma pagal išvesties formatą.Čia pateikiama ir jutiklio sąranka, ir stiprintuvo atstatymas. Išėjimai paprastai yra atviri, paprastai uždari, kolektorius, emiteris, stūmimas. Sujungimai atliekami daugiagysliu kabeliu. Programavimas atliekamas naudojant mygtukus arba tiesiog potenciometrą.
Papildomo lankstumo suteikia tokios jutiklių parinktys kaip: įjungimo/išjungimo delsa, impulsų išėjimai, nutrūkusių signalų pašalinimas, — pasiekti didesnę laisvę detalizuoti ir reguliuoti stiprintuvo parametrus, priklausomai nuo individualių gamybos proceso reikalavimų. Vėlavimas leidžia atidėti darbinio kūno reakciją, pertraukiantys signalai yra ženklas, kad pažeidžiamos darbo sąlygos. Viskas individualizuota.
LED išėjimo būsenos indikacija arba ekranas su informacija apie signalus ir išėjimo būsenas yra pažangios parinktys, leidžiančios atlikti diagnostiką ir programuoti siųstuvą lauke.
Stabilesniems matavimams kintančioje aplinkoje tinka jutiklis su padidintu diskretizavimo dažniu ir signalo filtravimu. Nors įrenginys vis tiek veiks žemu dažniu PLC tai bus naudinga. Įjungimo/išjungimo delsos padeda suderinti išvesties ir įvesties signalus.
Pagalbinių blokų naudojimas praplės programavimo galimybes, pavyzdžiui, galėsite reguliuoti matavimo elemento jautrumą dirbant su specialiomis medžiagomis, tokiomis kaip stiklas arba išjungimo/įjungimo programomis tarp perjungimo taškų: ruošinio padėties sekimą ir jo padėtis erdvėje.
Šviesolaidinių kabelių grožis yra tas, kad jie perduoda šviesą, o ne srovę.Galimos skirtingų medžiagų konfigūracijos su skirtingu galvos jautrumo laipsniu.
Difuzinis šviesolaidinis kabelis susideda iš poros briaunų, iš kurių vienas eina į stiprintuvą, o kitas - į jutiklio galvutę. Tuo pačiu metu prie jautrios galvutės yra prijungti du laidai - vienas šviesos šaltiniui, kitas elektronikai.
Vieno pluošto šviesolaidiniame kabelyje yra pora identiškų kabelių, kurių kiekvienas yra prijungtas prie stiprintuvo ir turi savo optinę galvutę. Vienas kabelis naudojamas šviesai perduoti, o kitas priimti.
Patys pluoštai dažniausiai būna stiklo arba plastiko. Plastikas – plonesnis, pigesnis, lankstesnis. Stiklas yra tvirtesnis ir gali dirbti aukštesnėje temperatūroje. Plastikas gali būti pjaustomas pagal ilgį, tačiau stiklas pjaustomas tik gamybos etape. Pluošto apvalkalas – nuo ekstruzinio plastiko iki patvarios nerūdijančio plieno pynimo.
Renkantis optinį jutiklį svarbiausia pasirinkti tinkamą optinę galvutę. Juk būtent su galvos jautrumu susijęs detalių – mažų, nejudančių ar judančių – aptikimo tikslumas. Kokiu kampu imtuvas ir emiteris bus objekto atžvilgiu, kokia leistina sklaida. Nesvarbu, ar apvaliam pluoštui pagaminti reikalingas apvalus pluošto pluoštas, ar išplėstas pluoštas, kad būtų sukurta horizontali projekcija.
Kalbant apie apvalius pluoštus, difuzinėje galvutėje jie gali būti tolygiai išsišakoję su visais išėjimo pluoštais vienoje pusėje ir priimančiomis pluoštais kitoje. Ši konstrukcija yra įprasta, tačiau gali vėluoti nuskaitant informaciją iš dalies, judančios stačiu kampu į bifurkacijos liniją.
Tolygus šaltinio ir imtuvo skaidulų pasiskirstymas lemia tolygesnius pluoštus. Tolygūs spinduliai leidžia suvienodinti siunčiančių ir priimančių bangų poveikį, o aptikimas pasireikš nepriklausomai nuo objekto judėjimo krypties.
Optinės galvutės tipas, kabelio ilgis ir stiprintuvas turi didelę įtaką optiniam žiūrėjimo atstumui. Sunku tiksliai įvertinti, tačiau gamintojai nurodo šiuos duomenis. Vieno spindulio jutiklis turi platesnį diapazoną nei difuzinis jutiklis. Ilgesni pluoštai, trumpesnis diapazonas. Geresnis stiprintuvas – stipresnis signalas, didesnis diapazonas.
Paskirstytasis I/O vis dažniau naudojamas pramoninėje automatikoje ir galima prijungti kelis kabelius nuo optinių jutiklių prie vieno kolektoriaus.
Optiniai stiprintuvai dažnai yra atskiri, vieno kanalo DIN bėgelio montuojami įrenginiai, lengvai montuojami ant skydelio, o vienintelis trūkumas yra atskirų stiprintuvų jungčių nukreipimas.
Kolektorius gali sugrupuoti kelis optinius kanalus į vieną valdymo centrą: kolektoriuose yra meniu valdomi ekranai ir kiekvienas kanalas programuojamas individualiai. Sukonfigūruotus kanalus galima naudoti naudojant AND / OR logiką, o tai labai supaprastina PLC valdymą.
Optinių skaidulų naudojimas gerai veikia sistemose, veikiančiose didelio elektrinio triukšmo sąlygomis. Optinės skaidulos nesugeria elektros triukšmo, o elektroninis stiprintuvas yra apsaugotas korpusu. Mažos surinkimo linijos su automatizuotu dalių aptikimu ant konvejerių įrenginio surinkimo procese yra dar vienas labai perspektyvus ir jau gana plačiai paplitęs optinių jutiklių pritaikymas.
Skirtingos orientacijos, skirtingų dydžių, skirtingos dispersijos galvutės, užtikrinančios norimą fokusavimo tikslumą, nepriklausomai nuo jutiklio dydžio – visa tai kartu su valdymo logika atveria didžiulį galimybių potencialą. Pavyzdžiui, vienas jutiklis aptinka dalies, kurioje prasideda surinkimas, buvimą, o antrasis patvirtina surinkimo pabaigą.
Taip pat, neatsižvelgiant į taikymą, svarbu pasirinkti jutiklį ir galvutę su tokiais parametrais, kurie tinka vartotojui reikalingam pritaikymui: pagal sklaidą, atstumą, mėginių ėmimą, parinktį pagal nustatymus ir programavimą.
Vienintelis trūkumas yra tai, kad jūs negalite per daug sulenkti pluoštų. Reikia dar šiek tiek sulenkti ir įvyks nepataisoma plastinė pluoštų deformacija, pralaidumas sumažės arba visai išnyks. Leistinas lenkimo spindulys priklauso nuo pluošto tipo ir pluošto dydžio bei sklaidos pluošte. Į šias charakteristikas reikia atsižvelgti renkantis jutiklį savo programai.