Czujniki fotoelektryczne do automatyki przemysłowej

Czujniki fotoelektryczne, nazywane również czujnikami optycznymi, wykrywają obecność obiektu za pomocą emitowanej wiązki światła. Detekcja odbywa się bez kontaktu mechanicznego, dlatego sensory tego typu mogą być wykorzystywane do liczenia produktów, kontroli ich położenia, sprawdzania obecności elementów oraz monitorowania przepływu detali na przenośnikach.

Dobór czujnika powinien uwzględniać nie tylko wymagany zasięg, lecz także sposób działania, wielkość wykrywanego obiektu, jego kolor i powierzchnię, częstotliwość przełączania, rodzaj wyjścia oraz sposób podłączenia.

Jakie rodzaje czujników fotoelektrycznych są dostępne?

Czujniki odbiciowe

Czujnik odbiciowy ma nadajnik i odbiornik umieszczone w jednej obudowie. Emitowane światło odbija się bezpośrednio od wykrywanego przedmiotu, a powracająca wiązka powoduje zmianę stanu wyjścia.

Rozwiązanie nie wymaga montażu osobnego reflektora ani odbiornika. Sprawdza się przy detekcji obiektów na krótszych odległościach, na przykład podczas kontroli obecności opakowań, elementów montażowych i produktów przesuwających się na taśmie.

Dostępne czujniki odbiciowe oferują zasięg do 600 mm, wyjście PNP NO/NC, regulację potencjometrem oraz obudowy kompaktowe albo cylindryczne M18. W zależności od modelu podłączenie realizowane jest przez złącze M8 lub M12.

Czujniki odbiciowe z eliminacją tła

Czujnik fotoelektryczny z eliminacją tła ogranicza wpływ powierzchni znajdującej się za wykrywanym obiektem. Funkcja ta jest przydatna, gdy produkt przesuwa się blisko ściany maszyny, prowadnicy lub taśmy, która mogłaby powodować niepożądane przełączenia.

W kategorii znajdują się standardowe i laserowe czujniki z eliminacją tła. Modele oferują regulowany zasięg od 10 do 350 mm, wyjście PNP NO/NC, stopień ochrony IP67 i możliwość dostrojenia potencjometrem. Wersja laserowa jest odpowiednia do wykrywania mniejszych elementów, gdy potrzebna jest bardziej skupiona wiązka światła.

Czujniki refleksyjne z reflektorem

Czujnik refleksyjny, określany również jako retrorefleksyjny lub odblaskowy, ma nadajnik i odbiornik w jednej obudowie, ale współpracuje z reflektorem zamontowanym po przeciwnej stronie strefy detekcji. Obiekt zostaje wykryty, gdy przerwie wiązkę powracającą od reflektora.

Taka konstrukcja pozwala osiągnąć większy zasięg niż w przypadku czujnika odbiciowego, a jednocześnie wymaga podłączenia elektrycznego tylko po jednej stronie instalacji. Dostępne modele oferują zasięg 3 lub 4 m, wyjście PNP NO/NC, częstotliwość przełączania 800 Hz oraz podłączenie M8 albo M12.

Przy wyborze trzeba sprawdzić, czy reflektor jest dostarczany z czujnikiem. W przypadku modelu ORV-32-PUK-ST3-4 lusterko znajduje się w zestawie.

Bariery fotoelektryczne nadajnik–odbiornik

Bariera fotoelektryczna składa się z oddzielnego nadajnika i odbiornika ustawionych naprzeciwko siebie. Wykrycie obiektu następuje po przerwaniu wiązki pomiędzy urządzeniami.

Bariery optyczne są odpowiednie do detekcji na większych odległościach oraz w aplikacjach, w których kolor i zdolność odbijania światła przez przedmiot mogłyby utrudnić działanie czujnika odbiciowego. Dostępne modele cylindryczne M18 osiągają zasięg do 30 m i wykorzystują złącze M12.

W ofercie znajduje się również bariera laserowa o zakresie 50–1000 mm, rozdzielczości 0,03 mm i częstotliwości przełączania 4 kHz. Może być stosowana do szybkiego wykrywania niewielkich elementów, jeżeli ich wymiary odpowiadają parametrom konkretnego modelu.

Jak dobrać czujnik fotoelektryczny?

• Przed wyborem należy określić:
• wymagany zasięg detekcji,
• wielkość i prędkość przemieszczania się obiektu,
• kolor, połysk i przezroczystość powierzchni,
• obecność tła za wykrywanym przedmiotem,
• dostępną przestrzeń montażową,
• wymagane wyjście PNP i tryb NO lub NC,
• częstotliwość przełączania,
• napięcie zasilania,
• rodzaj podłączenia M8 lub M12,
• wymagany stopień ochrony obudowy.

Do krótkiego zasięgu i prostego montażu można zastosować czujnik odbiciowy. Gdy tło znajduje się blisko obiektu, lepszy będzie model z eliminacją tła. Przy większej odległości i możliwości ustawienia reflektora warto rozważyć czujnik refleksyjny. Największy zasięg zapewnia bariera fotoelektryczna z oddzielnym nadajnikiem i odbiornikiem.

Zastosowanie czujników fotoelektrycznych

Czujniki optyczne wykorzystywane są między innymi do:

• wykrywania produktów na przenośnikach,
• liczenia opakowań i elementów,
• kontroli obecności detalu,
• sprawdzania położenia produktu,
• sterowania procesami pakowania i sortowania,
• kontroli transportu materiału,
• wykrywania niewielkich elementów za pomocą wiązki laserowej,
• przekazywania sygnału do sterownika PLC.

Zwykły czujnik lub bariera fotoelektryczna przeznaczona do detekcji procesowej nie zastępuje kurtyny bezpieczeństwa ani certyfikowanego urządzenia ochronnego.

FAQ - czujniki fotoelektryczne

Czym różni się czujnik odbiciowy od refleksyjnego?

Czujnik odbiciowy wykrywa światło odbite bezpośrednio od przedmiotu. Czujnik refleksyjny współpracuje z osobnym reflektorem, a obiekt jest wykrywany po przerwaniu wiązki powrotnej.

Kiedy wybrać czujnik z eliminacją tła?

Model z eliminacją tła warto zastosować, gdy bezpośrednio za wykrywanym obiektem znajduje się taśma, ściana, prowadnica lub inny element mogący powodować nieprawidłowe przełączenia.

Jaki zasięg mają czujniki fotoelektryczne?

Zasięg zależy od zasady działania. Widoczne w kategorii czujniki odbiciowe pracują w zakresie do 600 mm, refleksyjne do 4 m, natomiast bariery nadajnik–odbiornik osiągają zasięg do 30 m.

Co oznacza wyjście PNP NO/NC?

PNP określa sposób przełączania sygnału wyjściowego. NO oznacza wyjście normalnie otwarte, a NC – normalnie zamknięte. Model NO/NC umożliwia dopasowanie logiki działania do wejścia sterownika.

Czy lepsze jest złącze M8 czy M12?

Złącze należy dobrać do istniejącego okablowania, liczby pinów i warunków montażowych. M8 zajmuje mniej miejsca, natomiast M12 jest powszechnie stosowany w instalacjach automatyki przemysłowej. Sama średnica złącza nie określa parametrów czujnika.

Czy czujnik fotoelektryczny wykryje czarny lub błyszczący obiekt?

Kolor, połysk, kształt i przezroczystość mogą wpływać na zasięg czujników odbiciowych. Przy trudnych powierzchniach należy wykonać próbę na rzeczywistym obiekcie lub rozważyć eliminację tła, reflektor albo barierę nadajnik–odbiornik.

Czy bariera fotoelektryczna może zabezpieczać operatora?

Tylko urządzenie zaprojektowane i certyfikowane do funkcji bezpieczeństwa może być elementem ochrony operatora. Standardowych barier procesowych nie należy przedstawiać jako zamienników kurtyn bezpieczeństwa.