Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Оптические датчики ДО-х01

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..

Оптические датчики……………………………………………………….

Датчик барьерный……………………………………………………….

Датчик диффузный………………………………………………………
Датчик рефлекторный…………………………………………………….
Датчик с волоконной оптикой……………………………………..

Оптические датчики ДО-х01………………………………………………

Расчет………………………………………………………………………

Заключение…………………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………

ВВЕДЕНИЕ

Сенсоризация производственной деятельности, т. е. замена органов чувств человека на датчики, должна рассматриваться в качестве третьей промышленной революции вслед за первыми двумя — машинно-энергетической и информационно-компьютерной. Потребность в датчиках стремительно растет в связи с бурным развитием автоматизированных систем контроля и управления, внедрением новых технологических процессов, переходом к гибким автоматизированным производствам. Помимо высоких метрологических характеристик датчики должны обладать высокой надежностью, долговечностью, стабильностью, малыми габаритами, массой и энергопотреблением, совместимостью с микроэлектронными устройствами обработки информации при низкой трудоемкости изготовления и небольшой стоимости. Этим требованиям в максимальной степени удовлетворяют волоконно-оптические датчики.

Оптические датчики

Описание ВБО

Оптический бесконтактный выключатель (ВБО) имеет собственный излучатель и приемник оптического излучения. В изделиях ВБО марки «Сенсор» используют кодированное излучение инфракрасного диапазона.

Рис 1 -Функциональная схема ВБО

Термины ВБО

В данной курсовой работе применяются следующие термины из ГОСТ Р 50030.5.2.

Излучатель. Устройство, состоящее из источника оптического излучения, линз и необходимой электрической схемы, создающее оптический луч.

Приемник. Устройство, состоящее из чувствительного элемента, линз и необходимой электрической схемы, воспринимающее оптический луч от излучающего устройства.

Отражатель. Специальное устройство, применяемое для отражения оптического луча к приемному устройству в оптических выключателях типа R.

Зона чувствительности (Sd). Зона, в пределах которой может быть становлено

расстояние срабатывания. Она ограничивается максимальным и минимальным

расстоянием срабатывания.

Минимальное расстояние срабатывания. Нижний предел зоны чувствительности бесконтактного оптического выключателя.

Максимальное расстояние срабатывания. Верхний предел зоны чувствительности бесконтактного оптического выключателя.

Слепая зона. Зона от активной поверхности выключателя до минимального расстояния срабатывания. В слепой зоне объект воздействия не обнаруживается.

Посторонняя подсветка для оптического выключателя. Свет, поступающий в приёмник оптического выключателя не от собственного излучателя.

Рис 2 - Посторонняя подсветка для оптического выключателя

Определение зоны чувствительности ВБО производится при перемещении стандартного объекта воздействия вдоль относительной оси. Замеры производятся принормированной посторонней подсветке и без нее.

1 Оптические датчики

Назначение

Оптические датчики (бесконтактные выключатели) - бесконтактные выключатели) - выключатели, приводимые в действие внешним объектом без механического контакта выключателя и объекта.

Оптические бесконтактные выключатели применяются при создании защитных оптических барьеров, систем контроля проезда транспорта, систем контроля качества продукции и исправности оборудования, систем обнаружения малых предметов.

Излучатель - устройство, состоящее из источника оптического излучения, линз и необходимой электрической схемы, создающее оптический луч.

Приёмник - устройство, состоящее из чувствительного элемента, линз и необходимой электрической схемы, воспринимающее оптический луч от излучателя.

Классификация и устройство

Оптические датчики классифицируются следующим образом:

тип Т – с приемом прямого луча от излучателя

тип R – с приемом луча, возвращенного от отражателя

тип D – с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта

ДО типа Т характеризуется тем, что приемник и излучатель размещаются в разных корпусах и устанавливаются друг против друга. Излучатель посылает световой луч (инфракрасный) в сторону приемника. Объект контроля при своем движении пересекает этот луч, вызывая срабатывание датчика.

Рис 3 - Тип Т – с приемом прямого луча от излучателя

ДО типа R размещен в одном корпусе, имеет излучатель и приемник. Приемник принимает луч излучателя, отраженный от специального отражателя. При этом возможны два варианта использования: объект контроля прерывает луч при неподвижно закрепленном отражателе; отражатель закрепляется на подвижном объекте.

Рис 4 - Тип R – с приемом луча, возвращенного от отражателя

ДО типа D размещен в одном корпусе, имеет излучатель и приемник. Излучатель посылает световой луч в сторону объекта контроля. Приемник улавливает свет, отраженный непосредственно от самого объекта. В связи с этим рабочая зона датчика сильно зависит от отражающих свойств объекта, которую необходимо учитывать при эксплуатации датчика.

Рис 5 - Тип D – с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта

Для определения нормированных расстояний срабатывания должен быть использован стандартный объект воздействия:

• при Smax до 400 мм – белая бумага с отражающей способностью 90%,

размером 100 х 100 мм.

• при Smax более 400 мм – белая бумага с отражающей способностью 90%,

размером 200 х 200 мм.

При применении объекта воздействия, отличающегося от стандартного, реальные максимальные расстояния срабатывания могут не соответствовать нормированным.

Можно использовать следующие поправочные коэффициенты для грубой корректировки расстояний срабатывания в зависимости от материала объекта:

Бумага белая – 1,0

Бумага черная матовая – 0,1

Металл полированный – 1,2...1,6

Дерево – 0,4

В качестве примера приведены графики реальных границ срабатывания ВБО типа D при движении стандартного объекта воздействия перпендикулярно относительной оси.

1.1 Датчик барьерный

Рис 1. - Датчик барьерный

Визуальный контроль срабатывания

Широкий диапазон питающего напряжения

Защита от переполюсовки питающего напряжения

Управление исходным состоянием выхода

Самовосстанавливающаяся защита выхода от КЗ долговременного действия

Принцип работы

Приемник и излучатель размещаются в разных корпусах и устанавливаются друг против друга. Излучатель посылает световой луч (инфракрасный) в сторону приемника. Объект контроля при своем движении пересекает этот луч, вызывая срабатывание датчика. Точность контроля положения объекта барьерных датчиков составляет 3-10 мм, в зависимости от используемой диафрагмы.

Рис 2 - Принцип работы

Эффективная зона контроля барьерного датчика определяется диаметром линз излучателя и приемника.

Использование диафрагмы для уменьшения действующей ширины луча.

Задание режима работы выхода осуществляется потенциалом между проводом управления и минусом питания. Высоким потенциалом (см. схемы подключения) задается режим «dark off», низким — режим «dark on».

Регулировка чувствительности производится потенциометром на корпусе датчика. После установки чувствительности рекомендуется защитить потенциометр от пыли и грязи (например, заклеить скотчем).

ВНЕШНИЙ ВИД

Датчик диффузный

ВИКО-05Д-М18-N-DC10-30В-300мм-ик

Обучаемый

Минимальная рабочая зона - 0 мм

Динамический контроль малоконтрастных объектов

Задание режима работы выхода и обучение по внешнему проводу

Визуальный контроль срабатывания

Широкий диапазон питающего напряжения

Защита от переполюсовки питающего напряжения

Самовосстанавливающаяся защита выхода от КЗ долговременного действия

Защита выхода от индуктивных выбросов (при работе на индуктивную нагрузку)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Датчик создан на основе современного микроконтроллера с аналого-цифровым преобразованием, что обеспечивает высокую надёжность и помехоустойчивость. Предназначен для обнаружения объектов различной формы и материала (пластмассовые, картонные коробки, пластиковые, стеклянные бутылки и пр.) в составе различного упаковочного оборудования, а также для обнаружения мелких малоконтрастных объектов. Может использоваться в качестве конечного выключателя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В одном корпусе встроены и приемник, и излучатель. Излучатель посылает узкий световой луч (инфракрасный) в сторону объекта контроля. Приемник улавливает свет, отраженный непосредственно от самого объекта. В связи с этим рабочая зона датчика сильно зависит от отражающих свойств объекта, при эксплуатации датчика необходимо их учитывать. Конструкция датчика позволяет работать с объектами, расположенными практически вплотную к датчику, а также с зеркальными объектами.

Рабочая зона для диффузных выключателей нормируется по белому эталонному паспорту ф. KODAK с 90% отражательной способностью, размером 100X100 мм. Точность контроля положения объекта у диффузных датчиков в значительной степени зависит от расстояния до объекта контроля.

Задание режима работы выхода датчика осуществляется потенциалом между проводом управления и минусом питания. При высоком уровне задается режим «dark off», при низком — режим «dark on». Регулировка чувствительности осуществляется потенциометром на корпусе датчика. Провод управления обязательно должен быть подключен к плюсу или минусу питания.

Технические характеристики

Тип исполнения по принципу действия D

Диапазон напряжений питания, В пост. (DC) 10...30

Номинальный ток нагрузки, мА 100

Падение напряжения в открытом состоянии, не более, В 1,5

Ток потребления без нагрузки, мА 15

Ток срабатывания защиты, мА 150

Расстояние воздействия, Sn, м 100, 200, 300

Максимальное расстояние воздействия, Sn, мм 110

Минимальное расстояние воздействия, Sn, мм 0

Максимальная частота переключения, Гц 2000

Задержка на включение выхода,

не более, мс задается в режиме обучения

Задержка на выключение выхода,

не более, мс задается в режиме обучения

Время готовности, не более, мс 200

Посторонняя подсветка, лк 5000

Регулировка чувствительности есть

Индикация в рабочем режиме красный — сигнала нет, мигающий красный — перегрузка,

красный и зеленый —

сигнал слабый,

зеленый — сигнал есть.

Спектр излучения, нм 800...900 (инфракрасный), 660...700 (красный)

Степень защиты IP 54

Схема подключения четырехпроводная

Способ подключения кабель 4x0,2 мм2 - 2 м

Температура окружающей среды, 0С -25...+70

Материал корпуса Д 16 с гальваническим покрытием

Масса без кабеля, не более, кг 0,04

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ И ВНЕШНИЙ ВИД

Схема подключения

Режим PNP

Режим NPN

Датчик рефлекторный

ВИКО-05Р-М18-N-DC10-30В-1м-ик

Обучаемый

Задание режима работы выхода и обучение по внешнему проводу

Визуальный контроль срабатывания

Широкий диапазон питающего напряжения

Не реагирует на внешнюю засветку

Защита от переполюсовки питающего напряжения

Самовосстанавливающаяся защита выхода от КЗ долговременного действия

Защита выхода от индуктивных выбросов (при работе на индуктивную нагрузку)

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В одном корпусе встроены и приемник, и излучатель. Излучатель посылает узкий световой луч (инфракрасный) в сторону рефлектора. Приемник улавливает свет, отражённый от рефлектора. При пересечении луча объектом луч прерывается, и происходит срабатывание датчика.

ВАЖНО!!! Провод управления обязательно должен быть подключен к плюсу или минусу питания.

Датчик с волоконной оптикой

ВИКО-06ВС-П1-N-DC10-30В-к

Обучаемый

Высокая точность контроля

Визуальный контроль срабатывания

Широкий диапазон питающего напряжения

Защита от переполюсовки питающего напряжения

Дистанционное управление исходным состоянием выхода

Самовосстанавливающаяся защита выхода от КЗ долговременного действия

В зависимости от конструкции световода датчик работает как минидиффузный (на отражение) или минибарьерный (на просвет)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Предназначен для контроля положения объекта в труднодоступных местах или местах, где непосредственно датчик установить невозможно или нежелательно.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В зависимости от конструкции световода, датчик работает как на отражение (минидиффузный), так и на просвет (минибарьерный).

Функционирование датчика осуществляется в двух режимах — рабочем режиме и режиме обучения. В рабочем режиме датчик управляет выходом в зависимости от объекта, находящегося в зоне контроля.

Задание режима работы выхода датчика осуществляется потенциалом между проводом управления и минусом питания. При высоком уровне задается режим «dark off», при низком — режим «dark on» (см. диаграммы работы выхода). Регулировка чувствительности осуществляется потенциометром на корпусе датчика.

ВАЖНО!!! Провод управления обязательно должен быть подключен к плюсу или минусу питания.

ПРИМЕНЕНИЕ

Применение в качестве минибарьерного датчика. Отличается от барьерного возможностью встраивания гибких световодов, что позволяет располагать рабочую зону в самых труднодоступных местах, а также там, где требуется высокая точность контроля положения объекта при относительно большом расстоянии (рис. 7). Ширина зоны контроля минибарьерных датчиков составляет 1—3 мм (со световодами 1 мм). Рабочая зона контроля Sn может достигать 50 мм.

Применение в качестве минидиффузного датчика. Отличается от диффузного возможностью встраивания гибких световодов, что позволяет располагать рабочую зону в самых труднодоступных местах, а также там, где требуется повышенная точность контроля положения объекта при небольших расстояниях до объекта (рис. 7). Точность контроля положения объекта у минидиффузного датчика составляет 3—10 мм при рабочей зоне 5—50 мм. При их эксплуатации необходимо учитывать отражающие свойства контролируемого объекта.

Основные технические характеристики

Наименование характеристики

Значение величины

Диапазон номинальных напряжений, В 12..24

Диапазон рабочих напряжений питания, В 10..30

Номинальный ток, мА 150

Частота циклов срабатывания, Гц 250

Диапазон регулировки чувствительности, % 10..100

Тип выхода датчика n-p-n или p-n-p

Количество выходов 1 или 2

Температура окружающей среды, °С -25..+80

Материал корпуса латунь

Оптические датчики ДО-х01

Назначение

Оптические датчики (ДО) применяются для создания защитных оптических барьеров, систем контроля проезда транспорта, систем контроля качества продукции и исправности оборудования, систем обнаружения малых предметов, систем подсчета количества объектов, сигнализации и т.д.

Описание работы

Выход оптических датчиков – n-p-n и p-n-p. Количество выходов - 2. Схема подключения излучателя и приемника приведены на рисунке 1. В случае использования датчика типа R или D схема подключения аналогична схеме подключения приемника.

Рисунок 1 – Схема подключения оптического датчика

На рисунке 2 приведены временные диаграммы работы ДО.

Рисунок 2 – Временные диаграммы работы ДО

Основные технические характеристики

Наименование характеристики

Значение величины

Излучатель

(тип-Т)

Приемник

(тип-Т)

тип R или D

Напряжение питания, В

22…26

Номинальный ток нагрузки, мА

–

300

Ток потребления без нагрузки, мА

300

Номинальное расстояние воздействия, S, мм

1500

20…150

Минимальный размер контролируемых объектов, мм

10х10

Частота циклов срабатывания, Гц

250

Температура окружающей среды, °С

-25…+80

25…+80

Материал корпуса

Латунь

Расчет

Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений.

Цель работы: Освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно-оптического датчика перемещений.

Используемое оборудование: волоконно-оптический датчик перемещения, специальный штатив с возможностью контроля перемещений, цифровой вольтметр, микрометрический винт, четыре различных типа поверхности.

Алгоритм получения результатов.

Волоконно-оптический датчик подключают к цифровому вольтметру.

Часть 1. Нахождение функции преобразования.

Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью, находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будет максимальным.
Находим точку перегиба функции преобразования. Для этого измеряем напряжение в нескольких точках при x<x_max, находим, на каком интервале самое большое изменение показаний вольтметра. Точка перегиба - внутри этого интервала.

Оптические датчики ДО-х01 📙 Курсовая → 🆔 150630