所面临的挑战
弥散传感器深受用户欢迎。使用漫反射传感器,从发射二极管发出的脉冲光落在任何形状或颜色的物体上,并以漫反射的方式反射到位于同一装置中的光接收器(图1)。

分散的传感器

如果接收光的强度足够,输出开关。操作距离取决于目标的大小、颜色和表面结构。

漫射传感器的使用通常是无故障的。然而,当设备直径很小(M5或更小),短的操作距离和/或狭窄的总波束角时,就会出现问题。(见图2)

直径很小的设备

技术分析
传统的漫反射传感器使用光学透镜工作。需要注意的是,在同一装置中需要两个光学系统,一个用于发射端,一个用于接收端。没有明显的问题出现时,缩小光学的发射器和接收器放入一个小的住房。然而,也有一些基本的限制。镜头本身几乎可以无限地缩小,但发射器和接收器的尺寸不能。发光二极管(led),可在非常小的住房尺寸,通常用作发射机。这些外壳对于小型反射传感器来说仍然太大了。看来,唯一剩下的解决方案是改用无封装芯片;然而,它们的使用将增加相当大的成本。直到现在,人们才认识到这一基本挑战。 An optical system is shown to scale in fig. 3.

光学系统

在这个图中,LED芯片相对于透镜直径来说是非常大的。不可避免地,结果是非常差的光束质量。输出耦合光的数量和发射端和接收端上的总光束角都有很多需要改进的地方。更小的LED芯片可能是解决方案,但不幸的是,这些芯片并不存在。另外一个缺点是,这种大致为立方体的LED芯片向各个方向发出的光几乎是均匀的。接球方的情况也没有好转。

利用凹面镜取代圆柱形微型透镜,提出了一种简便有效的解决光耦合和光整形的方法。结果令人印象深刻,操作距离为50毫米。然而,±22°的总波束角是相当大的,实际上对于许多应用来说太大了。万博官网手机登陆

对于基于光的微型检测应用,光纤非常适合。万博官网手机登陆然而,所有的光纤解决方案都有总波束角大的缺点,因此这个问题仍然没有得到解决。光纤的总光束角本质上是由光纤材料的数值孔径决定的,因此不受影响。

从技术角度来看,当总光束角度较窄时,最明显的解决方案是选择激光器。然而,激光设备不容易插入到小的外壳中。此外,经济方面的考虑目前限制了更多
激光设备的广泛应用。

新技术-球面光学

针对微型领域中许多尚未解决的检测问题,有一个解决方案。使用球面光学可以获得令人惊讶的结果。使用这种技术,蓝宝石球体被切成两半,以分离发送器和接收器部分。在球体的两半之间,有一个不透明的层,以防止光短路。发射器和接收器半导体芯片安装在尽可能接近球体表面。如图4所示,芯片(LED和光电二极管)有点偏离光轴。

领导和光电二极管

这在光学上通常是一个缺点,但在这种情况下不是,因为传输光束和接收器的探测区域“斜视”或在离设备一定距离的地方交叉。因此,检测区域近似为圆柱形。
光学系统与电子模块一起真空封装在透明树脂中。

指出对性能
图5为柱梁响应曲线(操作距离为10 mm执行)。

圆柱梁的响应曲线

为了比较,还给出了其他微型器件(图6)和一种典型光纤(图7)的响应曲线。

其他微型器件的响应曲线典型的光纤

产品
目前有两种尺寸的球面光学传感器:10毫米的操作距离和最窄的总波束角,和20毫米的操作距离和更宽的总波束角。

万博官网手机登陆应用实例
目前市场上大多数弥散传感器通过孔洞和缝隙探测物体的能力非常有限。新型球面光学传感器在这类应用中取得了成功,特别是在小直径或间隙宽度的情况下(图8)。万博官网手机登陆

新型球面光学传感器

工作距离独立的方法
对于横向接近的物体,其与开关的距离不能保持恒定,在开关点可能有相当大的变化。新的球面光学传感器产生了更好的结果(图9)。

新型球面光学传感器

比感应装置更长的工作距离
感应式接近开关也是一种选择,将非常适合解决上述问题(只要被检测的对象是导电的)。然而,它们的操作距离非常短(0.8至1.5毫米),经常不够。最接近的选择是光电器件,但最短的操作距离约为50毫米。在新的球形光学传感器填补了这一空白之前,1.5毫米到50毫米之间的操作距离都没有可用的。

近距离探测物体
传统光电器件的宽光束使得探测近距离的物体(齿轮,栅格等)几乎不可能。另一方面,这项新技术给出了非常好的结果(图10)。

技术数据:
(根据IEC 60947-5-2)
操作距离10/ 20mm
供电电压范围UB 10- 30vdc
输出电流100ma
空载供电电流15ma
开关频率250hz
开关乘以2。5毫秒
Max。环境光:
卤素灯5000勒克斯
阳光10000勒克斯
环境温度0 ~ + 55℃范围
保护程度ip67
EMC保护:
IEC 60255 - 5 1 kv
IEC 61000-4-2
IEC 61000-4-3三级
IEC 61000-4-4二级
欲了解更多信息,请访问AutomationDirect的网站并搜索“圆柱形光束”。

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由总经理
AutomationDirect传感器供应商

最初出版日期:2005年12月1日