Оптические датчики курсовая работа

введение... 2принцип действия и основые типыдатчиков.. 3устройство оптических датчиков... 7схемы подключения оптических датчиков. 9применение оптических датчиков.. 10третьего поколения компании SICKAG... 11.... 14. 15Сенсоризация производственной деятельности,т. е. замена органов чувств человекана датчики, должна рассматриваться в качестве третьей промышленнойреволюции вслед за первыми двумя машинно-энергетической и информационно-компьютерной. Потребность в датчиках стремительнорастет в связи с бурным развитием автоматизированных систем контроля и управления, внедрением новых технологических процессов, переходом к гибким автоматизированнымпроизводствам.

Помимо высоких метрологических характеристик датчики должны обладатьвысокой надежностью, долговечностью,стабильностью, малыми габаритами, массойи энергопотреблением, совместимостьюс микроэлектронными устройствамиобработки информации при низкойтрудоемкости изготовления и небольшой стоимости. Этим требованиям в максимальнойстепени удовлетворяют оптическиедатчики. Оптические датчики - небольшие по размерамэлектронные устройства, способные подвоздействием электромагнитного излученияв видимом, инфракрасном и ультрафиолетовомдиапазонах подавать единичный или совокупностьсигналов на вход регистрирующей или управляющейсистемы. Оптические датчики реагируютна непрозрачные и полупрозрачные предметы,водяной пар, дым, аэрозоли.

Оптические датчики являются разновидностьюбесконтатных датчиков, так как механическийконтакт между чувствительной областьюдатчика (сенсором) и воздействующимобъектом отсутствует. Данное свойствооптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматическихсистемах управления.

Дальность действияоптических датчиков намного больше,чем у других типов бесконтактных датчиков. бесконтактный принцип и цифровой (переключаемый логический)выход, что используется для созданиябесконтактных фотоэлектрических переключателей, решающих многие задачина любой технологической линии с предоставлением выходной информациив цифровой форме: подсчет, обнаружение и. т. д. Фотодатчики могут излучать свет в инфракрасном,красном или зеленом цветовом диапазоне видимого спектра. представляет собой логическое «да» или «нет». Задача датчикаобнаружить объект на расстоянии,варьируемом в пределах рабочегодиапазона, в зависимости от выбранноготипа датчика и типа оптической системы.

В зависимости от типа выхода различают транзисторные, тиристорные или релейные датчики. на основе отражения от объекта. Знание принципов работыкаждой из оптических систем позволяет правильно выбрать датчик для решения поставленной задачи. Фотоэлектрические датчики на основе перекрытия (прерывания) луча. напротив друг друга таким образом, попадал непосредственно в приемник. Объект определяется, когда он перекрывает путь луча от излучателя к приемнику. Настройка приемника заключается в том, чтобы максимального количества светового потока в отсутствие объекта, и минимальноепри наличии такового. понимается максимальное расстояние между излучателем и приемником, допускающее функциональную работоспособность датчика.

Рис. 1 Принцип работы датчика на основе пересечения лучаФотоэлектрические датчики с отражением от рефлектора. в одном корпусе. Световой луч распространяетсяот излучателя до рефлектора-цели и затем, отражаясь, попадает в приемник. Так же,как и в предыдущем случае,объект обнаруживается, если он прерывает световой луч. Рабочий диапазон расстоянияот датчика до рефлектора (отражателя)называется диапазоном расстояний датчика.

Эффективный луч, достигающий приемника(часть луча,необходимая для обеспечения функциональной работоспособности датчика), представляет собой усеченный конус, одно из оснований которого сформированолинзами датчика, а второе представляетсобой фигуру,образованную при отражении от рефлектора конического светового пучка излучателя.

Довольно часто используются специальныеотражатели, позволяющие отражатьсветовой поток от рефлектора к датчику в том же направлении, что и первоначальное направление пути светового потока от излучателя к рефлектору. Значительныйразмер диаметров оснований эффективноголуча стандартных фотоэлектрических датчиковне позволяет обнаруживать с высокой точностьюмалые объекты, которые не способны перекрытьсветовой луч от излучателя. Посколькуотраженный от рефлектора лучне сфокусирован,датчики, работающие на обратное отражение,обычно применяются для обнаружения толькодостаточно больших объектов.

Рис. 2 Принцип работы датчика с отражением от рефлектораФотоэлектрические датчики с отражением от объекта. Они обнаруживают объект,расположенный перед датчиком, по отраженному отобъекта излучению. Свет от излучателяпадает на поверхность и отражаетсяпод самыми разными углами, но некоторая долярассеянного от поверхности объекта излучения попадает в приемник датчика. Схема с рассеянным отражением нестоль эффективна, поскольку толькомалая часть света от излучателядостигает приемника.

К тому же подобныедатчики не защищены от ложных срабатыванийпри отражении от блестящих поверхностей. Очевидно также, что цвет объекта играет значительную роль: рабочий диапазон датчика при обнаружении яркогозначительно больше,чем при детектировании черного. Интересной разновидностью данного типа датчиков являются фотоэлектрические датчики с подавлением заднего фона,которые определяют объекты в пределах на страиваемой области сканирования. Всеобъекты, расположенные за пределами указаннойобласти, не влияют на результаты измерений. Рис. 3 Принцип работы датчика с отражением от объекта. Рис. 4 Принцип работы датчика с подавлением заднего фона. Устройство оптического датчика. выключатели состоят из 2-х функционально законченных блоков(Рис.

5) - источника излучения и приемника этого излучения, Источник излучения (1. Генератор вырабатывает поступающих на излучатель. 2. Излучатель этo светодиод инфракрасного или оптического (красного) диапазона, создающий излучение. 3. Индикатор показывает наличие напряжения питания на излучателе. 4. Фотоприемник (фототранзистор) - воспринимает излучение и преобразует его в электрический сигнал,5. Триггер обеспечивает переключения и значение гистерезиса. 6. Усилитель увеличивает необходимого значения, В качестве коммутационных элементов используются мощные транзисторы. 7. Светодиодный индикатор состояние выключателя, обеспечивает контроль работоспособности, оборудования. 8. Компаунд обеспечивает проникновения твердых частиц и воды. 9. Корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воздействий.

Выполняется из полиамида, комплектуется метизными изделиями. Рис. 5 Устройство оптического датчикаВыходной транзистор РNР-типа(или N N-типа) с открытым коллектором. Нагрузкаподключается между выходом и общим, минусовым,проводом. Выполняется функция замыкающегоконтакта (в исходном состоянии нагрузкаотключена). Выпускаются две модификации:кабельное соединение и разъемное соединение.

илиN N-типа)с открытым коллектором. Нагрузка подключаетсямежду выходом и общим, минусовым, проводом. Выполняется функция размыкающего контакта(в исходном состоянии нагрузка подключена),Выпускаются две модификации: кабельноесоединение и разъемное соединение. составная часть автоматизированных систем управленияшироко применяются для определения наличия и количества предметов,присутствия на их поверхности наклеек,надписей, этикеток или меток, позиционированияи сортировки предметов. С помощью оптических датчиков можно контролироватьрасстояние, габариты, уровень, цвет и степень прозрачности. Их устанавливают в системы автоматического управленияосвещением, приборы дистанционногоуправления, используют в охранныхсистемах.

По своему назначению фотодатчики делятсяна две основные группы: датчики общегоприменения и специальные датчики. К специальным,относятся типы датчиков, предназначенныедля решения более узкого круга задач. К примеру, обнаружение цветной меткина объекте, обнаружение контрастной границы,наличие этикетки на прозрачной упаковкеи т. д. Задача датчика обнаружить объект на расстоянии. Это расстояние варьируется в пределах 0,3мм-50м, в зависимости от выбранного типа датчика и метода обнаружения. Описание и область применения оптическихдатчиков третьего поколения компанииSICK AG. На предприятии,где я работаю,на оборудовании используются оптические датчики третьего поколения,которые производит немецкая компания SICK AG. Эти датчики предназначены для решения самых сложных задач в самых различных промышленныхсферах от пищевой и упаковочной промышленности до автомобильной и полупроводниковой индустрии.

Датчики нового поколения соответствуют новым стандартам, работающимна рынке, в отношении надежности,эффективности и надежность: датчики работают в жестких условиях эксплуатации при температуре от 40 до +60 `С, устойчивы к внешним источниками света и агрессивным средам(от горюче-смазочных материалов до моющих химических средств)и сильным электромагнитным помехам;функциональность: высокоточное детектированиекак прозрачных объектов, так и объектов с зеркальной поверхностью,детектирование объектов любого цвета,при любых условиях освещенности, а так-жеудаленных на различные расстояния;эффективность: сокращение времени обработки информации, автоматизация промышленных процессов, бесперебойностьоборудования,легкостьмонтажа и подключения к сетевой шине, удобство настройки, минимальное время ввода в эксплуатацию;универсальность: соответствие стандартамевропейского союза и UL, а также ГОСТ.

1. W 4-3 датчики в портативном корпуседля жестких условий эксплуатации;2. W 18-3 датчики для упаковочной промышленностис высоконадежным детектированием, невосприимчивыек помехам;3. W 27-3 датчики для конвейерного оборудования,допускающие большое расстояние сканированияи предполагающие легкость монтажа. Представляют интерес датчики, предназначенные для решения ряда специальных задач.

Датчики серии WTV4-3 V-optic с конусообразным источником света уверенно обнаруживаютблестящие зеркальные поверхности,например,блестящие кофейные пакеты,листы,CD и DVD диски, а также прозрачные объекты,например,оконные стекла, массивы прозрачныхкомпакт-дисков, пластиковую пленкуи прозрачную упаковку. Для обнаружения перфорированной бумаги и перфорированной металлической ленты, электронных плат с отверстиями и пазами, а также материалов с сетчатой структуройпредназначена серия WTB4-3 Line.

.