Területérzékelők fajtái és a kiválasztás szempontjai

A területérzékelők meghatározása

A területérzékelők többsugaras fotoelektromos érzékelőként definiálhatók. Az ilyen típusú érzékelőket jellemzően nagy területek megfigyelésére használják, ahol egy adott akadályon áthaladó tárgy érzékelése vagy mérése szükséges. Fényfüggöny néven is ismertek és egymásra helyezett fotocellák csoportjaként képzelhetők el. A területérzékelők számos előnyt biztosítanak az egymásra halmozott fotocellákhoz képest:

• Egyszerű kábelezés: Fényfüggönyök alkalmazása esetén csak egy vagy két kábelt kell csatlakoztatni, függetlenül az ellenőrzendő terület magasságától. Ezzel szemben, ha optikai érzékelőket használunk, akár több tucat csatlakoztatandó kábeltre lesz szükségünk.

• Integrált jelfeldolgozás: A terület érzékelő a szenzorba érkező sugarat feldolgozza, így nincs szükség bonyolult és időigényes PLC programozásra.

• Alkalmazási rugalmasság: ezek a szenzorok általában többféle konfigurációs lehetőséget kínálnak a leggyakoribb alkalmazási igények kielégítésére. Például úgy programozhatók, hogy az érzékelt tárgy magasságával arányos analóg kimenetet vezéreljenek.

• Egyszerű telepítés: minden optikai sugár gyárilag előre be van igazítva, ami leegyszerűsíti a mechanikai telepítést a helyszínen.

• Felbontás és érzékelési pontosság: a kifinomult optikai kialakításnak köszönhetően a kibocsátott fénysugarak távolsága néhány milliméter, ami nagyon pontos érzékelési és mérési képességeket biztosít.

Tipikus alkalmazási feladatok

A területérzékelőket a tárgyak felismerésére és mérésére használják. Általában a tárgy haladási irányára merőlegesen szerelik fel őket:

Alkalmazásuk szükséges, ha az érzékelendő objektum szabálytalan vagy helyzete valamilyen módon kiszámíthatatlan. A hagyományos egysugaras optikai  érzékelő használata könnyen instabil vagy megbízhatatlan tárgyérzékeléshez vezethet. Ilyen például a puha csomagolásba csomagolt élelmiszer- és italáruk, mint például a tészta, chipszek, tej- vagy sütőipari termékek stb... Más, nehezen érzékelhető példák az átlátszó áruk vagy lyukas tárgyak, mint például a konténerek, ládák vagy raklapok.

Ezenkívül a területérzékelőket gyakran használják nagyon vékony tárgyak, például szórólapok vagy borítékok érzékelésére az automatizált válogatórendszerekben. Ebben az esetben az egysugaras érzékelők könnyen kudarcot vallanának az ilyen vékony tárgyak megbízható érzékelésében.

A terület érzékelők nemcsak érzékelni, hanem mérni is képesek egy tárgy magasságát vagy szélességét. Tipikus példákat találhatunk a gyártósorok végén vagy logisztikai alkalmazásokban. Itt az érzékelők a kartondobozok vagy raklapok magasságának mérésére használatosak. Egy másik alkalmazás az automatizált festőrendszerek esetén fapanelek méretének mérésére szolgálnak.

Alkalmazásuk széles körben elterjedt automaták esetén is, hogy érzékeljék a felhasználó kiválasztása és a fizetés után a kosárba eső árukat. Ez az ellenőrzés rendkívül fontos, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az automata megfelelően működik, és a termékeket megfelelően adagolták.

Hogyan működik a területérzékelő?

Két különböző egységből állnak:

• kibocsátó egység: beágyazott LED-ekkel.

• vevő egység: integrált fotodiódákkal

Az érzékelés az optikai átmenő sugárzás elvén alapul. A LED-ek fénysugarakat bocsátanak ki, amelyeket a fotodiódák összegyűjtenek. Amikor egy tárgy áthalad a területérzékelőn, egy vagy több fénysugár megszakad, ami kiváltja a kimenetek  aktiválódását. Használhatják a polarizált fényvisszaverő optikai elvet is. Ebben az esetben az adó és a vevő egyetlen egységbe van beágyazva, és az ellentétes oldalon egy reflektor található. A fénysugarat a LED bocsátja ki, mely a fényvisszaverőbe ütközik, visszaverődik, és a fotodióda begyűjti. Ha a fotodióda nem fogadja vissza a fényt, az azt jelenti, hogy egy tárgy megszakította a fénysugarat.

Adó-vevős vagy prizmás fénykapuk: hogyan válasszunk?

Az adó-vevős területérzékelők viszonylag egyszerű eszközök, amelyekhez két aktív egységre van szükség: az adóra és a vevőre. Ezek az egységek bekapcsolhatók és egymás elé állíthatók. Általában láthatatlan infravörös fényen alapulnak és viszonylag nagy működési távolságokat (azaz széles nyílásokat) képesek kezelni, miközben nagy érzékelési pontosságot és felbontást biztosítanak. A prizmás terület érzékelőknek csak egy aktív egysége van, amit be kell kábelezni, így egyszerűbbé válik és egyben csökken a telepítés költsége. A kibocsátott fény általában látható vörös fény, a beállítás egyszerűsítése miatt. A prizmás területérzékelők kis és közepes méretű működési távolságok érzékelésére alkalmasak. Felbontásuk azonban alacsonyabb, mint az adó-vevős változatoké.

Párhuzamos vagy keresztezett sugarak?

A legtöbb fejlett fénykapu általában két üzemmódot kínál.:

• Párhuzamos sugarak: ebben a forgatókönyvben minden fénysugár párhuzamos egymással. A területérzékelő akkor érzékeli egy tárgy jelenlétét, ha annak magassága egyenlő vagy nagyobb, mint a fénysugár távolsága. Az eszköz nemcsak a tárgy jelenlétét érzékeli, hanem képes megmérni is azt.

• Keresztezett sugarak: ebben a működési módban a fénysugarak keresztezik egymást, sűrűbb érzékelési mintázatot létrehozva, így az eszköz képes megtalálni a kis tárgyakat, például lapokat vagy paneleket, de nem tud mérni semmilyen kapcsolódó dimenziót.

A Datasensing portfólió   

A Datasensing az optikai területérzékelők egy igen átfogó portfólióját kínálja. Ezek különböző alkalmazásokban használhatók, és különböző teljesítményűek és árkategóriájúak.

• Datasensing AS1

A Datasensing AS1 a keresztsugaras optikai kialakításnak köszönhetően egyszerű megoldás a nagyon vékony tárgyak érzékelésére. Az AS1 kompakt mechanikus házban van, és 100 mm magasságot képes ellenőrizni.

• Datasensing BX10 és BX80

Datasensing BX10 és BX80 keresztsugaras érzékelők az üvegszállal megerősített, erős műanyag háznak köszönhetően ellenállnak a nagyon zord körülményeknek is. Egyes modellek pneumatikus hűtőbemenettel rendelkeznek, hogy az érzékelőt a fémmegmunkáló gépek forró alkatrészei közelébe lehessen telepíteni. Más modellek IP69K minősítéssel rendelkeznek vagy ATEX 2GD és 3GD kategóriájúak. A BX10 fénysugár-osztás 10 mm, amely lehetővé teszi az 5 mm-es tárgyak érzékelését, míg a BX80 6 mm-es fénysugár-osztással rendelkezik a még kisebb (2 mm-es) alkatrészek érzékeléséhez.

• Datasensing CX

A Datasensing CX sorozat nagyon kompakt és vékony alumíniumprofillal készül. Ezenkívül a CX sorozat nem rendelkezik holttérrel, ezért a teljes homlokzati ablak mentén képes érzékelni a tárgyak jelenlétét. Több modell áll rendelkezésre, amelyek 960 mm magasságig vezérelnek. A CX sorozat digitális és analóg kimenetek teljes készletét kínálja a PLC-kkel való zökkenőmentes integráláshoz.

• Datasensing DS2

A DS2 ideális megoldás az olyan intralogisztikai alkalmazásokhoz, melyek nagy területet fednek le. Az 1950 mm-es ellenőrzött magassággal rendelkező DS2 párhuzamos sugarakat bocsát ki a tárgyak, például kartondobozok vagy raklapok érzékeléséhez és méréséhez. A DS2 kibővített csatlakoztathatósággal rendelkezik és nemcsak digitális illetve analóg kimeneteket, hanem Ethernet-kommunikációt is kínál.

• Datasensing CR sorozat

A Datasensing CR sorozat tagjai retroreflektív polarizált terület érzékelők. A korábban említett termékcsaládoktól eltérően a CR sorozat működése csak egy aktív egységen és egy reflektoron alapul. Ezáltal a termék helyszíni telepítése gyors és egyszerű. Ezenkívül a látható vörös fény megkönnyíti a kezelő munkáját a telepítés során. A CR sorozat kiváló érzékelési teljesítményt nyújt és a polarizált sugárzásnak köszönhetően átlátszó tárgyak esetén sem okoz kölcsönös interferenciát. A termék emellett a legmodernebb csatlakoztathatóságot is kínálja az IO-Link kommunikációval.

• Datasensing NX sorozat

A fent bemutatott termékcsaládokon kívül, a Datasensing kifejezetten árusító automatákhoz szánt megoldásokat is fejleszt. Ebben az esetben az NX készülékek -a jobb illeszkedés érdekében- külső ház nélküli kialakításúak. Általában keresztezett fénysugarakat alkalmaz, hogy még a legapróbb tárgyakat is érzékelje. A Datasensing az évek óta tartó sikeres alkalmazások során szerzett tapasztalatának és know-how-jának köszönhetően képes teljesen testre szabott megoldásokat tervezni, hogy jobban megfeleljen a méretek, a fénysugár-osztás és a csatlakoztathatóság tekintetében támasztott egyedi követelményeknek.