۲۰ کاربرد مهم از حسگرهای نوری + آشنایی با عملکرد آنها
حسگر نوری چیست؟
حسگرهای نوری که از مهمترین حسگرها در سیمکشی تابلو برق محسوب میشوند، با استفاده از نور، وجود یا عدم وجود اجسام را تشخیص میدهند. عملکرد این حسگرها به این صورت است که یک LED پرتوی نوری را ارسال کرده و یک آشکارساز نوری آن را دریافت میکند.
در این حالت، شناسایی جسم زمانی اتفاق میافتد که با عبور از میان این دو، پرتو نور را قطع کند. حسگری بدون تماس با اجسام و داشتن برد حسگری بسیار گسترده، از مزایای اصلی این نوع حسگرها بهشمار میرود.
1. منبع تغذیه:
مدار حسگر را با یک ولتاژ DC قابل تنظیم تغذیه میکند.
2 مدولاتور:
پالسهایی تولید میکند تا تقویتکننده و LED در فرکانس دلخواه کار کنند.
3. تقویتکننده جریان منبع
4. LED
5. لنز
6. بازتابنده
7. آشکارساز نوری:
یک دستگاه فوتودیود یا فوتوترانزیستور، که برای حداکثر حساسیت در طول موج نور ساطعشده از LED منبع انتخاب شدهاند. هم LED منبع و هم آشکارساز دارای لنزهای محافظ هستند. وقتی حسگر نور را دریافت میکند و مقدار کمی جریان به تقویتکننده آشکارساز میفرستد.
8. تقویتکننده آشکارساز:
جریان تولید شده توسط نور پسزمینه را مسدود میکند. همچنین سیگنال دریافتی را تا سطح قابل استفاده تقویت کرده و آن را به دمدولاتور ارسال میکند.
9. دمدولاتور:
نور ساطع شده توسط حسگر را از تمام نورهای دیگر موجود در منطقه جدا میکند. اگر دمدولاتور تصمیم بگیرد که سیگنالهای دریافتی مناسب هستند، سیگنال خروجی را ارسال میکند.
10 خروجی:
روال سوئیچینگ را طبق دستور دمدولاتور انجام میدهد.
روشهای تشخیص حسگرهای نوری
1. موانع نوری (Light barries)
یکی از روشهای اصلی تشخیص در حسگرهای نوری، استفاده از موانع نوری (Light barriers) است که از مهمترین حسگرها در سیمکشی تابلو برق به شمار میروند. در این روش، برای تشخیص حضور یک جسم در مسیری مشخص، از یک فرستنده و یک گیرنده نور استفاده میشود.
فرستنده پرتو نوری مستقیمی را به سمت گیرنده میتاباند و تا زمانی که مسیر باز باشد و گیرنده نور را دریافت کند، سیستم متوجه خالی بودن مسیر میشود. اما هنگامی که جسمی از میان این دو واحد عبور کند، پرتو نور را قطع کرده و همین قطع شدن نور باعث میشود گیرنده حضور جسم را شناسایی کند؛ بنابراین اصل کار این حسگر بر پایه تشخیص قطع نور بین فرستنده و گیرنده است.
2. بازتاب پرتو نور
در نوع دیگری از حسگرهای نوری که بر پایه بازتاب پرتو نور عمل میکنند، فرستنده و گیرنده هر دو داخل یک بدنه قرار دارند. در این روش، حسگر یک پرتو نور به سمت جلوی خود میتاباند و اگر جسمی در مقابل آن قرار بگیرد یا از جلوی آن عبور کند، نور به سطح جسم برخورد کرده و دوباره به سمت گیرنده بازتاب میشود.
وقتی گیرنده این نور بازتاب شده را دریافت کند، متوجه حضور جسم شده و آن را شناسایی میکند؛ در واقع حسگر نور میفرستد، جسم نور را برمیگرداند و حسگر از همین بازتاب میفهمد که جسمی جلوی آن قرار دارد.
3. رفلکس نور
در نوع دیگری از حسگرهای نوری که با رفلکس نور عمل میکنند، فرستنده و گیرنده هر دو داخل یک واحد قرار دارند، اما برای کارکردن به یک «بازتابنده» نیاز است. در این روش، حسگر یک پرتو نور به سمت روبهرو میفرستد و یک بازتابنده در مقابل آن نصب میشود که وظیفهاش برگرداندن نور به سمت گیرنده است. تا زمانی که هیچ جسمی بین حسگر و بازتابنده نباشد، نور به بازتابنده برخورد کرده و مستقیم به گیرنده برمیگردد که به معنای باز بودن مسیر است.
اما اگر جسمی از جلوی حسگر عبور کند، مسیر نور را سد کرده و اجازه نمیدهد نور به بازتابنده و سپس به گیرنده برسد؛ در نتیجه حسگر حضور جسم را تشخیص میدهد. در واقع، حسگر نور میفرستد، بازتابنده آن را برمیگرداند و هر زمان این چرخه قطع شود، حسگر متوجه وجود جسم میشود.
4. عبور از پس زمینه
همچنین در روش عبور از پسزمینه، فرستنده و گیرنده داخل یک واحد قرار گرفته و برای عملکرد به یک بازتابنده نیاز دارند. حسگر پرتو نوری را به سمت روبهرو میفرستد و بازتابنده آن را به سمت گیرنده برمیگرداند. تا زمانی که جسمی در مسیر نباشد، نور مستقیم به گیرنده برمیگردد و مسیر باز تلقی میشود.
اما با عبور جسم و قطع شدن مسیر نور، از رسیدن آن به بازتابنده و گیرنده جلوگیری شده و حضور جسم شناسایی میشود؛ به این ترتیب هر زمان که چرخه ارسال و بازگشت نور توسط بازتابنده قطع شود، حسگر متوجه وجود جسم میگردد.
مهمترین کاربردهای حسگرهای نوری
1. تشخیص وجود مته در دستگاه فرز
از مهمترین کاربردهای این فناوری، میتوان به تشخیص وجود مته در دستگاه فرز توسط حسگر «پرفکت پروکس E58» اشاره کرد که با قابلیت حذف پسزمینه، تنها مته را شناسایی کرده و اجسام پشت آن را نادیده میگیرد.
2. در فرآیند ماشینکاری
همچنین در فرآیند ماشینکاری قطعات آلومینیومی، از حسگرهای القایی لولهای «فقط آهنی» استفاده میشود؛ این حسگرها با نادیده گرفتن تراشههای آلومینیومی غیرآهنی، از ایجاد سیگنال اشتباه جلوگیری کرده و تنها در صورت حضور قطعه یا ابزار آهنی واکنش نشان میدهند.
3. تشخیص وجود مته در حین کار
نوع دیگری از حسگر القایی لولهای برای تشخیص وجود مته به کار میرود. اگر مته در حین کار بشکند، حسگر عدم حضور آن را تشخیص میدهد و بلافاصله سیگنالی به کنترلکننده ارسال میکند تا فرآیند متوقف شود و از آسیبهای بعدی جلوگیری شود.
4. تشخیص موقعیت سهنظام تجهیز
حسگرهای القایی لولهای با تشخیص حضور یا عدم حضور بخشهای فلزی، موقعیت صحیح سه نظام تجهیز را تأیید میکنند.
5. عملیات پر کردن بطری
در این فرآیند از «سنسور شیء شفاف 265» استفاده میشود که برای تشخیص بطریهای شفاف با رنگ یا ضخامت متفاوت به کار میرود.
6. کنترل نوار نقاله
سنسور القایی لولهای برای شناسایی حاملهای فلزی که قطعات ماشینکاری شده را حمل میکنند، استفاده میشود.
7. بررسی سطح پر شدن بطریها
برای تشخیص بطریهای شفاف با رنگ یا ضخامت متفاوت از «سنسور شیء شفاف 265» استفاده میشود. همچنین جهت بررسی سطح پر شدن بطریها و تشخیص مایع داخل آنها، سنسور خازنی لولهای به دلیل حساسیت به تغییرات ظرفیت الکتریکی کاربرد فراوانی دارد.
8. کنترل ارتفاع بالابر قیچی
بهرهگیری از سنسورهای پرتوی درونخطی؛ با برداشتن هر لایه و آزاد شدن پرتو، فرمان بالا رفتن صادر شده و با قطع مجدد پرتو توسط لایه بعدی، حرکت متوقف میشود.
9. بررسی خط تولیدی کارتنها بر روی نوار نقاله
سنسور شیء شفاف ۲۶۵: برای تشخیص بطریهای شفاف با رنگها و ضخامتهای مختلف.
سنسور خازنی لولهای: تشخیص سطح مایع داخل بطریها از طریق تغییر ظرفیت الکتریکی.
بازرسی و کنترل کیفیت: تشخیص کارتنها روی نوار نقاله توسط حسگر بازتابی که بلافاصله حسگرهای بازرسی محتوا را فعال میکند تا از پر بودن کارتنها اطمینان حاصل شود و موارد ناقص از خط خارج گردند.
10. بررسی وجود درب قوطیها
در بخش دیگری از خط تولید برای بررسی اینکه آیا قوطیها درپوش دارند یا نه، از دو حسگر القایی لولهای استفاده میشود؛ بهطوریکه یکی از حسگرها وجود قوطی را تشخیص میدهد و حسگر دیگر بررسی میکند که درپوش روی آن قرار دارد یا خیر.
11. کنترل عوارض جادهای
همچنین در سیستمهای کنترل عوارض جادهای، حسگر دوربرد Perfect Pro E با قابلیت نادیده گرفتن پسزمینه، خودروهایی با رنگها و سطحهای مختلف را تشخیص میدهد و معمولاً برای کنترل زمان بسته شدن راهبند به کار میرود؛ به این صورت که با تشخیص عبور خودروی پرداختکننده عوارض، راهبند بسته میشود تا خودروهای بعدی مجبور به توقف شوند.
12. استفاده در مخازن مایع
در مخازن مایع از حسگرهای خازنی لولهای استفاده میشود که معمولاً دو عدد از آنها در کنار شیشه دید مخزن نصب میگردند؛ حسگر پایینی با کم شدن سطح مایع، پمپ را برای پر شدن مجدد مخزن روشن کرده و با رسیدن سطح مایع به حسگر بالایی، پمپ خاموش میشود.
13. کنترل سطح مواد عمده
همچنین برای کنترل سطح مواد فله مثل گرانولهای پلاستیکی، یک حسگر خازنی لولهای کنار قیف یا سطل نصب شده و رسیدن سطح مواد به نقطهای مشخص را تشخیص میدهد.
14. تشخیص قطعات با ارتفاعات مختلف
در بخش دیگری از خطوط تولید نیز برای بررسی وجود قطعات در یک کانال یا مسیر، حسگرهای نوری پرفکت پروکس با برد حدود ۱۰۰ میلیمتر به کار میروند که میتوانند قطعاتی با ارتفاعهای مختلف را بدون نیاز به سوراخ کردن یا تغییر دادن کانال تشخیص دهند.
15. تشخیص وجود قطعه برای مونتاژ
برای تشخیص وجود قطعه در دستگاههای مونتاژ از حسگرهای مختلفی استفاده میشود. یک حسگر القایی یا لیمیتسوئیچ مشخص میکند قطعه در جای خود قرار گرفته است یا خیر. حسگرهای سری کامت قادرند انواع مواد و رنگها را با نادیده گرفتن پسزمینه تشخیص دهند. در مقابل، حسگر iProx با قابلیت برنامهریزی میتواند طوری تنظیم شود که فقط یک نوع ماده خاص را شناسایی کرده و سایر مواد را نادیده بگیرد.
16. صنایع خودروسازی
در صنایع خودروسازی و فرآیند تولید فیلتر خودرو نیز، یک حسگر بازتابنده پخش متمرکز، موجهای روی کاغذ را تشخیص داده و اطلاعات را به کنترلکننده قابل برنامهریزی میفرستد تا با رسیدن تعداد موجها به مقدار تعیین شده، فرمان برش صادر و طول دقیق و استاندارد کاغذ فیلتر به دست آید.
17. استفاده در سیستمهای دورانی
در سیستمهای دورانی مانند شفتها، از یک حسگر القایی لولهای برای تشخیص وجود پیچهای تنظیم روی توپی شفت استفاده میشود. به این ترتیب که هر بار عبور پیچ از مقابل حسگر منجر به ارسال یک سیگنال شده و دستگاه کنترل میتواند سرعت چرخش یا جهت حرکت را بررسی و تنظیم کند.
18. خطوط تولید شبکههای پلاستیکی شفاف
همچنین در خطوط تولیدی که از شبکههای پلاستیکی شفاف استفاده میشود. یک حسگر نور بازتابنده پخششونده با برد ۱۵۰ میلیمتر از سری کامت برای تشخیص سریع پارگی یا قطع شدن شبکه به کار میرود. این حسگر به دلیل حساسیت بالا میتواند شبکههای شفاف را تشخیص دهد و به علت برد کوتاهش، اشیای بازتابنده پشت شبکه را نادیده میگیرد.
19. کنترل حرکت شیرهای صنعتی
در کنترل حرکت شیرهای صنعتی حسگرهای القایی لولهای کاربرد دارند و معمولاً دو حسگر در دو نقطه نصب میشوند تا یکی وضعیت کاملاً NO و دیگری وضعیت کاملاً NC را تشخیص دهد.
20. استفاده در سیستمهای جابجایی و پردازش کاغذ
همچنین در سیستمهای جابهجایی و پردازش کاغذ که معمولاً فضای نصب تجهیزات بسیار محدود است. حسگرهای Comet Perfect Prox سری ۵۰ میلیمتری با زاویه قائم به دلیل اندازه کوچک و طراحی زاویهدار به راحتی نصب میشوند. این حسگرها با دقت بالا و قطع نوری بسیار دقیق، اجسام پسزمینه را نادیده میگیرند و فقط کاغذ را تشخیص میدهند، حتی اگر رنگ یا بافت کاغذ متفاوت باشد.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
