Sensors de fibra òptica en sistemes d'automatització industrial
Determinació de la presència d'una part del transportador en una línia automatitzada, obtenció d'informació sobre el funcionament d'un dispositiu d'il·luminació, gestió d'una màquina compacta però eficient... A tot arreu es requereix un mínim d'errors en el control del procés, i si es produeix una fallada. es produeix, és important conèixer la causa del mal funcionament, de manera que els errors no es repeteixin en el futur, perquè els processos tecnològics moderns no toleren una mala qualitat. Aquí és on els sensors vénen al rescat.
Hi ha molts tipus de sensors: magnètics, inductius, fotoelèctrics, capacitius, cadascun d'ells té els seus propis avantatges i desavantatges. La fotovoltaica és una de les més versàtils. Aquí hi ha làser i infrarojos, feix únic i reflectants. Però mirarem els sensors òptics, ja que tenen les opcions de configuració més àmplies i són ideals fins i tot per als llocs de més difícil accés.
El sensor òptic òptic es divideix en un parell de dispositius: un amplificador òptic fotovoltaic i un cable òptic amb un capçal òptic. El cable passa la llum de l'amplificador.
El principi és senzill.Emissor i receptor treballen conjuntament: el receptor detecta l'ona de llum emesa per l'emissor. Tecnològicament, aquest procés es realitza de diferents maneres: rastrejant l'angle d'una ona lluminosa, mesurant la quantitat de llum o mesurant el temps de retorn d'una ona lluminosa per mesurar la distància a un objecte.
La font òptica i el receptor es poden localitzar simplement al capçal (unitats difuses o reflectores) o es poden fer per separat: dos capçals (un sol feix). El capçal del sensor de fibra òptica conté l'electrònica a l'interior, mentre que el receptor està connectat a l'electrònica directament a través d'una fibra òptica. Les ones rebudes i transmeses viatgen a través de la fibra d'una manera similar a la transmissió de dades d'alta velocitat a les xarxes òptiques.
L'avantatge d'aquesta separació és que el receptor està instal·lat a l'objecte mesurat. El cable de fibra òptica s'encamina i es connecta a l'amplificador, que es troba en un armari de control especial que protegeix l'amplificador de l'entorn exterior sovint dur de la planta de fabricació. L'elecció d'opcions és variada. Els amplificadors són senzills i complexos, en particular multifuncionals, amb la capacitat de realitzar operacions lògiques i de commutació.
El conjunt bàsic d'amplificadors de sentit de fibra òptica té un mínim de components electrònics i funcionalitats, i els més sofisticats són plug-and-play, amb l'electrònica totalment personalitzada. Alguns sensors electrònics són capaços de gestionar més de 10 fibres d'entrada. Per descomptat, també hi ha una indicació. Els indicadors mostren si el sensor funciona correctament. També té altres característiques.
La interfície del controlador ve determinada pel format de sortida.Aquí es proporcionen tant la configuració del sensor com el restabliment de l'amplificador. Les sortides són normalment obertes, normalment tancades, col·lectors, emissors, push. Les connexions es realitzen amb un cable de múltiples nuclis. La programació es fa mitjançant botons o simplement un potenciòmetre.
Opcions de sensor com ara: retard d'encesa/apagada, sortides d'impulsos, eliminació de senyals intermitents, ofereixen una flexibilitat addicional, per aconseguir una major llibertat per detallar i ajustar els paràmetres de l'amplificador en funció dels requisits individuals del procés de producció. Els retards us permeten retardar la reacció del cos de treball, els senyals d'interrupció serveixen com a senyal que es violen les condicions de treball. Tot és personalitzat.
La indicació LED de l'estat de la sortida o la presència d'una pantalla amb informació sobre senyals i estats de sortida són opcions avançades que permeten el diagnòstic i la programació del transmissor en el camp.
Per a mesuraments més estables en un entorn canviant, és adequat un sensor amb una freqüència de mostreig més gran i un filtrat de senyal. Tot i que el dispositiu encara funcionarà a baixa freqüència per a PLC serà útil. Els retards d'encesa i apagat ajuden a fer coincidir els senyals de sortida i d'entrada.
L'ús de blocs auxiliars ampliarà les possibilitats de programació, per exemple, es pot ajustar la sensibilitat de l'element de mesura quan es treballa amb materials especials com el vidre o programes d'apagat / encès entre punts de commutació: seguiment de la posició de la peça i el seu posicionament a l'espai.
La bellesa dels cables de fibra òptica és que transmeten llum en lloc de corrent.Són possibles configuracions de diferents materials, amb diferents graus de sensibilitat del cap.
Un cable de fibra òptica difusa consta d'un parell de facetes, una de les quals va a l'amplificador i l'altra al capçal sensor. Al mateix temps, dos cables estan connectats al capçal sensible: un per a la font de llum i l'altre per a l'electrònica.
Un cable de fibra òptica d'un sol feix conté un parell de cables idèntics, cadascun connectat a un amplificador i amb el seu propi capçal òptic. Un cable serveix per transmetre llum i l'altre per rebre.
Les mateixes fibres solen ser de vidre o plàstic. Plàstic: més prim, més barat, més flexible. El vidre és més fort i pot funcionar a temperatures més altes. El plàstic es pot tallar al màxim, però el vidre només es talla en l'etapa de fabricació. Beina de fibra: des de plàstic extruït fins a trenes d'acer inoxidable resistents.
El més important a l'hora d'escollir un sensor òptic és triar el capçal òptic adequat. Al cap i a la fi, és precisament amb la sensibilitat del cap que es relaciona la precisió de la detecció de peces, siguin petites, estacionàries o en moviment. En quin angle es situaran el receptor i l'emissor respecte a l'objecte, quina és la dispersió admissible. Si es necessita un feix rodó de fibres per produir un feix rodó o un feix estès per produir una projecció horitzontal.
Pel que fa a les bigues circulars, al capçal difús es poden ramificar uniformement amb totes les fibres de sortida per una meitat i les fibres receptores per l'altra. Aquest disseny és comú, però pot provocar un retard a l'hora de llegir la informació d'una part que es mou en angle recte amb la línia de bifurcació.
La distribució uniforme de les fibres font i receptora dóna lloc a feixos més uniformes. Els feixos uniformes us permeten igualar els efectes de l'enviament i la recepció d'ones, i la detecció es produirà independentment de la direcció del moviment de l'objecte.
El tipus de capçal òptic, la longitud del cable i l'amplificador tenen un efecte significatiu en la distància de visualització òptica. És difícil donar una estimació exacta, però els fabricants indiquen aquestes dades. Un sensor d'un sol feix té un abast més ampli que un sensor difús. Fibres més llargues, abast més curt. Millor amplificador: senyal més fort, major rang.
L'E/S distribuïda s'utilitza cada cop més en l'automatització industrial i és possible connectar diversos cables des de sensors òptics a un únic col·lector.
Els amplificadors òptics solen ser dispositius de muntatge en carril DIN autònoms, d'un sol canal, de fàcil muntatge en panell i l'únic inconvenient és l'encaminament de connexions des d'amplificadors individuals.
El col·lector pot agrupar diversos canals òptics en un centre de control: els col·lectors estan equipats amb pantalles guiades per menús i cada canal es pot programar individualment. Els canals configurats poden ser utilitzats per la lògica AND/OR, la qual cosa simplifica molt el control del PLC.
L'ús de fibres òptiques funciona bé en sistemes que funcionen en condicions d'alt soroll elèctric. Les fibres òptiques no capten soroll elèctric i l'amplificador electrònic està protegit per un armari. Les petites línies de muntatge amb detecció automatitzada de peces en cintes transportadores en el procés de muntatge del dispositiu és una altra aplicació molt prometedora i ja força estesa dels sensors òptics.
Capçals amb orientació diferent, mides diferents, dispersió diferent per proporcionar el grau de precisió d'enfocament desitjat, independentment de la mida del sensor; tot això, juntament amb la lògica de control, obre un gran potencial de possibilitats. Per exemple, un sensor detecta la presència d'una peça on comença el muntatge i el segon confirma el final del muntatge.
Així mateix, independentment de l'aplicació, és important seleccionar el sensor i el capçal amb els paràmetres adequats a l'aplicació requerida per l'usuari: en termes de dispersió, distància, mostreig, opció pel que fa a la configuració i la programació.
L'únic inconvenient és que no pots doblegar les fibres excessivament. Cal doblegar una mica més i es produirà una deformació plàstica irreparable de les fibres, el rendiment disminuirà o desapareixerà completament. El radi de flexió admissible depèn del tipus de fibra i de la mida i la dispersió de les fibres del paquet. Aquestes característiques s'han de tenir en compte a l'hora de seleccionar un sensor per a la vostra aplicació.