مجسات الألياف الضوئية في أنظمة الأتمتة الصناعية

تحديد وجود جزء من الناقل على خط مؤتمت ، والحصول على معلومات حول تشغيل جهاز الإضاءة ، وإدارة آلة مدمجة ولكن فعالة .. في كل مكان ، يلزم الحد الأدنى من الأخطاء في التحكم في العملية ، وفي حالة حدوث عطل من المهم معرفة سبب الخلل ، حتى لا تتكرر الأخطاء في المستقبل ، لأن العمليات التكنولوجية الحديثة لا تتسامح مع الجودة الرديئة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه أجهزة الاستشعار للإنقاذ.

هناك أنواع عديدة من المستشعرات: مغناطيسية ، حثي ، كهروضوئية ، سعوية - لكل منها مزاياها وعيوبها. تعد الخلايا الكهروضوئية واحدة من أكثر الخلايا تنوعًا. هنا الليزر والأشعة تحت الحمراء ، شعاع واحد وعاكس. لكننا سننظر إلى المستشعرات الضوئية ، نظرًا لأنها تحتوي على أوسع خيارات التكوين وهي مثالية حتى للأماكن التي يصعب الوصول إليها.

ينقسم المستشعر البصري إلى زوج من الأجهزة: مضخم ضوئي ضوئي وكابل بصري برأس بصري. يمرر الكابل الضوء من مكبر الصوت.

المبدأ بسيط.يعمل الباعث والمستقبل معًا: يكتشف المستقبل الموجة الضوئية المنبعثة من الباعث. من الناحية التكنولوجية ، تتم هذه العملية بطرق مختلفة: تتبع زاوية الموجة الضوئية ، أو قياس كمية الضوء ، أو قياس وقت عودة الموجة الضوئية من أجل قياس المسافة إلى الجسم.

يمكن وضع المصدر البصري والمستقبل ببساطة في الرأس (وحدات منتشرة أو عاكسة) ، أو يمكن صنعهما بشكل منفصل - رأسان (حزم مفردة). يحتوي رأس مستشعر الألياف الضوئية على الإلكترونيات الموجودة بالداخل ، بينما يتصل جهاز الاستقبال بالإلكترونيات مباشرة من خلال الألياف الضوئية. تنتقل الموجات المستقبلة والمرسلة عبر الألياف بطريقة مشابهة لنقل البيانات عالية السرعة في الشبكات الضوئية.

ميزة هذا الفصل هو أن جهاز الاستقبال مثبت على الجسم المقاس. يتم توجيه كبل الألياف الضوئية وتوصيله بمكبر الصوت ، الموجود في خزانة تحكم خاصة تحمي مكبر الصوت من البيئة الخارجية القاسية في كثير من الأحيان لمصنع التصنيع. اختيار الخيارات متنوع. مكبرات الصوت بسيطة ومعقدة ، ولا سيما متعددة الوظائف ، مع القدرة على أداء عمليات المنطق والتبديل.

تحتوي المجموعة الأساسية من مضخمات استشعار الألياف الضوئية على الحد الأدنى من المكونات والوظائف الإلكترونية ، وأكثرها تعقيدًا هي التوصيل والتشغيل ، مع تخصيص الإلكترونيات بالكامل. بعض إلكترونيات المستشعرات قادرة على التعامل مع أكثر من 10 ألياف إدخال. بالطبع ، هناك أيضًا مؤشر. توضح المؤشرات ما إذا كان المستشعر يعمل بشكل صحيح. كما أن لديها ميزات أخرى.

يتم تحديد واجهة وحدة التحكم من خلال تنسيق الإخراج.يتم توفير كل من إعداد المستشعر وإعادة ضبط مكبر الصوت هنا. المخرجات عادة ما تكون مفتوحة ، مغلقة عادة ، جامع ، باعث ، دفع. يتم إجراء التوصيلات باستخدام كبل متعدد النواة. تتم البرمجة باستخدام الأزرار أو ببساطة مقياس الجهد.

يتم توفير مرونة إضافية من خلال خيارات المستشعر مثل: تأخير التشغيل / الإيقاف ، ومخرجات النبض ، والقضاء على الإشارات المتقطعة ، - لتحقيق قدر أكبر من الحرية في تفصيل وتعديل معلمات مكبر الصوت وفقًا للمتطلبات الفردية لعملية الإنتاج. تسمح لك التأخيرات بتأخير رد فعل الجسم العامل ، وتعمل إشارات المقاطعة كعلامة على انتهاك ظروف العمل. كل شيء شخصي.

يعد مؤشر LED لحالة الإخراج أو وجود شاشة بها معلومات حول الإشارات وحالات الإخراج خيارات متقدمة تسمح بتشخيص وبرمجة جهاز الإرسال في الميدان.

للحصول على قياسات أكثر ثباتًا في بيئة متغيرة ، يكون المستشعر ذو معدل أخذ العينات المتزايد وترشيح الإشارة مناسبًا. على الرغم من أن الجهاز سيظل يعمل بتردد منخفض ، إلا أنه لـ PLCs سيكون مفيدا. تساعد تأخيرات التشغيل / الإيقاف في مطابقة إشارات الإخراج والإدخال.

سيؤدي استخدام الكتل المساعدة إلى توسيع إمكانيات البرمجة ، على سبيل المثال ، يمكنك ضبط حساسية عنصر القياس عند العمل بمواد خاصة مثل الزجاج أو البرامج للتبديل / التشغيل بين نقاط التبديل: تتبع موضع قطعة العمل و موقعها في الفضاء.

يكمن جمال كابلات الألياف الضوئية في أنها تنقل الضوء بدلاً من التيار.تكوينات من مواد مختلفة ممكنة ، بدرجات مختلفة من حساسية الرأس.

يتكون كابل الألياف الضوئية المنتشر من زوج من الأوجه ، يذهب أحدهما إلى مكبر الصوت والآخر إلى رأس الاستشعار. في الوقت نفسه ، يتم توصيل كبلين بالرأس الحساس - أحدهما لمصدر الضوء والآخر للإلكترونيات.

يحتوي كبل الألياف الضوئية أحادي الحزمة على زوج من الكابلات المتطابقة ، كل منها متصل بمكبر للصوت وله رأس بصري خاص به. يستخدم أحد الكابلات لنقل الضوء والآخر للاستقبال.

الألياف نفسها عادة ما تكون زجاجية أو بلاستيكية. البلاستيك - أرق وأرخص وأكثر مرونة. الزجاج أقوى ويمكن أن يعمل في درجات حرارة أعلى. يمكن قطع البلاستيك بالطول ، ولكن يتم قطع الزجاج فقط في مرحلة التصنيع. غمد الألياف - من البلاستيك المبثوق إلى جديلة الفولاذ المقاوم للصدأ شديدة التحمل.

أهم شيء عند اختيار المستشعر البصري هو اختيار الرأس البصري المناسب. بعد كل شيء ، مع حساسية الرأس بالضبط ترتبط دقة الكشف عن الأجزاء ، سواء كانت صغيرة أو ثابتة أو متحركة. في أي زاوية سيتم تحديد موقع المستقبل والباعث بالنسبة إلى الكائن ، ما هو التشتت المسموح به. ما إذا كان يلزم وجود حزمة مستديرة من الألياف لإنتاج حزمة مستديرة أو حزمة ممتدة لإنتاج إسقاط أفقي.

بالنسبة للحزم الدائرية ، في الرأس المنتشر يمكن أن تتفرع بشكل موحد مع جميع الألياف الناتجة على النصف والألياف المستقبلة في النصف الآخر. هذا التصميم شائع ، ولكن يمكن أن يتسبب في تأخير عند قراءة المعلومات من جزء يتحرك بزوايا قائمة إلى خط التشعب.

يؤدي التوزيع المنتظم لألياف المصدر والمستقبل إلى مزيد من الحزم المنتظمة. تسمح لك الحزم المنتظمة بموازنة تأثيرات إرسال الموجات واستقبالها ، وسيظهر الاكتشاف بغض النظر عن اتجاه حركة الكائن.

يؤثر نوع الرأس البصري وطول الكابل ومكبر الصوت بشكل كبير على مسافة الرؤية البصرية. من الصعب إعطاء تقدير دقيق ، لكن الشركات المصنعة تشير إلى هذه البيانات. يحتوي مستشعر الشعاع الأحادي على نطاق أوسع من مستشعر الانتشار. ألياف أطول ، نطاق أقصر. مضخم أفضل - إشارة أقوى ، نطاق أكبر.

يتم استخدام الإدخال / الإخراج الموزع بشكل متزايد في الأتمتة الصناعية ومن الممكن توصيل كبلات متعددة من المستشعرات الضوئية بمشعب واحد.

غالبًا ما تكون مكبرات الصوت الضوئية عبارة عن أجهزة مثبتة على سكة حديد DIN أحادية القناة ، ويمكن تركيبها بسهولة على اللوحة ، والعيب الوحيد هو توجيه التوصيلات من مكبرات الصوت الفردية.

يمكن للمجمع تجميع قنوات بصرية متعددة في مركز تحكم واحد: تم تجهيز المجمعات بشاشات قائمة على القوائم وكل قناة قابلة للبرمجة بشكل فردي. يمكن استخدام القنوات المكونة بواسطة منطق AND / OR ، مما يبسط بشكل كبير التحكم في PLC.

يؤدي استخدام الألياف الضوئية أداءً جيدًا في الأنظمة التي تعمل في ظل ظروف ضوضاء كهربائية عالية. لا تلتقط الألياف الضوئية ضوضاء كهربائية ومضخم الصوت الإلكتروني محمي بخزانة. تعد خطوط التجميع الصغيرة مع الكشف الآلي عن الأجزاء على الناقلات في عملية تجميع الجهاز تطبيقًا واعدًا آخر واسع الانتشار بالفعل لأجهزة الاستشعار البصرية.

رؤوس ذات اتجاهات مختلفة وأحجام مختلفة وتشتت مختلف لتوفير الدرجة المطلوبة من دقة التركيز ، بغض النظر عن حجم المستشعر - كل هذا ، جنبًا إلى جنب مع منطق التحكم ، يفتح إمكانات هائلة من الاحتمالات. على سبيل المثال ، يكتشف أحد المستشعرات وجود جزء حيث يبدأ التجميع ، ويؤكد الثاني نهاية التجميع.

أيضًا ، بغض النظر عن التطبيق ، من المهم تحديد المستشعر والرأس مع المعلمات المناسبة للتطبيق المطلوب من المستخدم: من حيث التشتت ، والمسافة ، وأخذ العينات ، والخيار من حيث الإعدادات والبرمجة.

الجانب السلبي الوحيد هو أنه لا يمكنك ثني الألياف بشكل مفرط. من الضروري الانحناء قليلاً وسيحدث تشوه بلاستيكي غير قابل للإصلاح للألياف ، وسوف ينخفض ​​معدل النقل أو يختفي تمامًا. يعتمد نصف قطر الانحناء المسموح به على نوع الألياف وحجم وتشتت الألياف في الحزمة. يجب مراعاة هذه الخصائص عند اختيار مستشعر لتطبيقك.