光纤传感器在紧密斑点和高度电噪声的应用中运行良好,但在指定这些关键组件时必须小心。万博官网手机登陆

感应在机器中的部分存在,在固定装置和输送机上是工业自动化的重要组成部分。通常需要错误校对组件和控制序列,通常需要存在或不存在。在许多情况下,一个人不能只是假设它应该是应该的,或者巢是空的,所以必须使用存在传感器进行验证。

市场上有许多类型的传感器,包括电感,磁,电容和光电。每个都有自己的优势和弱点,具体取决于申请。万博官网手机登陆然而,光电传感器具有最广泛的类型和技术,以及最广泛的应用范围。万博官网手机登陆

光电传感器配备各种发光类型(红外,可见的红色,激光等级1和2),传感技术(漫反射,背景抑制,反射,通束)和外壳配置(照片眼睛或光纤)。本文侧重于指定和应用光纤传感器,因为它们提供高级功能和配置选项,并且对于拍摄光眼传感器不适合的紧密斑点非常重要。

光纤技术

光纤传感器,有时称为光纤光电传感器,包括两个通常单独指定的设备:放大器,通常称为电子或光纤光电放大器;和光纤电缆,包括光学传感器头和光纤电缆,其向放大器发送光。

所有光电传感器的基本原理都很简单。每个照片眼都有一个发光发射器产生源信号和一个接收器寻找源信号。有许多不同的技术来传感和测量传输到接收器的光。例如,背景抑制传感器寻找返回光的角度,而标准照片眼睛寻找返回到传感器的光的数量,称为多余增益。其他传感器监测光返回所需的时间,以提供距离测量。

照片眼睛在一个光学传感器头中包含诸如漫射和反射单元中使用的一个光学传感器头,或者在通束单元中使用的两个光学传感器头。光纤传感器在单个壳体中具有所有电子设备,其中用于发射器和接收器的光学头通过光纤电缆分离并连接到电子器件。发射和接收光通过这些光纤电缆提供,非常类似于光纤网络中的高速数据。

这种隔离的一个好处是只需要将传感器头安装在机器上。集成光纤电缆被路由和插入放大器,放大器可以安装在一个安全的地方,通常是一个控制外壳,保护它免受通常恶劣的制造环境。

可用于放大器和光纤电缆的各种选项是巨大的。放大器范围从基本到高级,机器建设者继续要求更多功能,包括逻辑和通信功能。

光纤传感器安培

光纤放大器的范围从那些具有基本电子和即插即用功能的放大器,到具有完全可配置电子元件的模型(图1)。有些甚至拥有电子元件,可以在一个流形配置中处理多达15个光纤输入。在光纤电子设备上输出指示是非常可取的,因为它显示传感器是否工作正常,但表1所示的其他基本功能必须指定。输出格式和放大器的连接是很重要的,因为它们定义了控制器的接口,并且教开和关设定值是放大器配置的一个组成部分。

输出类型可以设置正常打开或常闭;切换选项包括沉没,采购或推挽,允许设备自动下载或源,这取决于电路如何有线。电气连接选项通常使用至少2米的电缆,或与标准M8或M12多引脚连接器的快速断开连接。开关设置通过在电位器中拨号或通过按钮进行数字进行编程。

除了基础知识之外,高级放大器功能可提供显着的灵活性,具有脉冲输出,开/关延迟等功能,以及消除间歇信号的能力。这些先进的电子设备为机器构建器提供了应用程序的钻取和调整放大器参数的能力。万博官网手机登陆

通常需要开/关延迟来减缓控制系统的反应变为感测参数的变化。在间歇信号的情况下,一些应用向传感器呈现具有杂散的短期信号,其不与整体操作条件一致。万博官网手机登陆在传感器上消除这些信号的能力将控制器从此任务中释放到控制器。

大多数型号将提供输出状态led,而一些提供渐变显示提供信号强度和输出状态的粗略视图。更先进的设备有多行OLED显示屏,可定制诊断和编程。

随着采样率的提高,过滤是一个经常需要的选项,因为它提供了一个更有弹性的测量,不太容易受到环境条件的影响。然而,这种更强的信号要求装置在较低的开关频率下工作。脉冲输出允许拉伸输入信号,这可能有助于当工作频率对PLC输入太快。开/关延迟使机器制造商能够在输出信号开始和停止时添加计时器。

先进单位提供更多的编程选项,如灵敏度调整。使用这些选项,机器制造商可以教机器感知部分的缺失,部分的存在,或两者都有困难的材料,如玻璃。这种教学功能减少或消除了对控制器编程来执行这些功能的需要。

它们还可以设置输出以在两个切换点关闭/打开;例如,在另一个和截止处接通,例如为泵提供填充水平信号。

用纤维电缆看到灯光

光纤电缆不会导通电,而是传输光线。它们采用各种配置,具有不同的材料类型和光学头风格(图2)。表2列出了指定光纤电缆时所需的一些决定。

漫射光纤电缆具有两个导线可插入放大器中的发射器和接收器光,两个引线连接在一起在单个光学头附近。通束光纤电缆是两个独立的相同电缆,其连接到放大器,每个电缆都有其自己的光学头。一个电缆透射发光,另一个电缆发送接收光。常见错误仅订购一个通束电缆,因为某些供应商可以提供每个部件号的一件,而其他供应商可以提供所需的两个电缆。

纤维材料一般不是塑料就是玻璃。塑料单元更薄,更便宜,并提供更窄的弯曲半径。玻璃单元更坚固耐用,可以处理更高的操作温度。塑料纤维可以用专门的一次性切割机切割到长度,而玻璃纤维从供应商处收到后不能切割。纤维护套材料也可以从基本的挤出塑料到不锈钢编织,以在最恶劣的环境中可靠地运行。

光学头选择是光纤传感器规范中最重要的部分,因为它极大地影响了大多数应用中的小型固定式或移动部件的检测。万博官网手机登陆头部选择的不同之处在于发射器和接收器光学器件如何以角度和分散到要检测的物体的角度定向。头部可以具有圆形束纤维来突出圆形梁,或者展开以形成水平的带状的投影。

漫射头中的圆形捆绑可以严格分叉,在另一半的一半和所有接收器纤维上用所有发射器纤维分叉。这是常见的,但是可以导致留下垂直于分叉线的部分移动的滞后。另一种选择是使发射极和接收器纤维均匀地分散在头部以产生更均匀的束。均匀纤维混合给出相同的曝光和接收光,并提供与零件行进方向无关的检测。

光纤的传感范围受到放大器,光纤电缆长度和光学头部类型的影响。由于这些因素,通常难以确定精确的工作范围,但供应商通常提供估计。一般来说,通束式的范围比漫射更长。纤维电缆越长,范围越短;高级放大器通常具有更强的发射信号和更长的范围。

连接光纤传感器

在整个机器自动化过程中使用分布式I / O和分布式智能设备的使用,光纤传感器也不例外。将多个光纤传感器电缆连接到电子设备的单个歧管具有其优点。

光纤放大器通常是单通道独立单元。搭配纤薄的外壳和普通的DIN导轨安装,它们可以轻松夹在面板中。缺点可以为每个放大器进行路由电连接。

另一种选择是使用将多个光纤通道组分组到一个中央控制和电气点(图3)的光纤歧管。这些歧管通常利用具有菜单的OLED显示器来允许每个光纤通道的编程。每个光纤通道可以单独配置,例如在打开或暗上设置亮,切换滞后。该中央控制还允许通过基本和/或逻辑分组输出,这可以减少和简化输出信号到PLC。

万博官网手机登陆应用程序和问题

光纤工作良好,通常用于自动焊接、变频驱动和电机等产生显著电噪声的应用。万博官网手机登陆光纤电缆不受电噪声的影响,电子设备可以安装在屏蔽的外壳中远离噪声。

另一个非常常见的应用是小部分组装。万博官网手机登陆这些操作往往是完全自动化的,因此需要多个传感器来确认部件放置(座位),并且组装验证完成确认操作。通常,零件在载波或索引表上快速地进出阶段。旅行耐受性最小,所以可以精确测量位置
是必不可少的。

光纤解决方案在头部尺寸、方向和光色散方面提供了多种选择,使每个应用程序都能获得最小和最精确的光聚焦,而不管电气外壳的大小。万博官网手机登陆通过板载逻辑,双通道传感器的一个通道可以确认某个部件已就位,以触发装配动作,而另一个通道可以确认装配已完成。

光纤装置中一个常见的问题是光纤的过度弯曲。由于光纤电缆是一束单独的纤维,他们通常感觉很柔软,允许安装人员很容易弯曲超出他们推荐的最大弯曲半径的光纤。这将导致光纤不可恢复的塑性变形,这将减少光的传输,或在最坏的情况下完全切断它。列出了各种纤维的最大弯曲半径,并根据纤维材料、纤维束尺寸和纤维在束中的弥散度而变化;而且在任何情况下都必须遵守。

无论应用程序如何,机器构建器都必须选万博官网手机登陆择适当的传感器技术。如果使用光纤传感器,则必须仔细选择放大器和光纤光学头以提供稳健的感测性能。万博官网手机登陆

由安德鲁·沃
传感器和安全组件产品管理器,AutomationDirect


最初发布时间:2017年3月1日