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实际中的光电传感器:检测和区分运动方向

来源:加速度传感器网 2020/11/16

在各种工业自动化应用中最常用的传感器有两种:光电传感器和电感传感器。它们都有优点和缺点,这决定了它们的用途。例如,电感式传感器能够检测不透明的非金属屏障后面的金属物体,而光电传感器则不具有这种能力,因为它需要“看见”一定光范围内的物体。另一方面,如果在此类传感器中使用激光,则其检测范围可能很高,甚至可达数十米。感应传感器没有达到这样的检测范围。

光电传感器通过测量光束到达接收器的光敏组件时发射器发出的光束的强度来进行操作。根据传感器的预期用途,可以使用不同种类的光并对光束进行调制。最常用的是人眼不可见的红外光。因此,可以在不分散注意力的情况下进行检测,但是该解决方案也存在一些缺点,这对于安装传感器以防止门停在其中的人来说是众所周知的。这就是为什么在这种安装过程中将激光笔用作附加附件,以促进发射器和接收器相互定位的原因。

许多光电传感器都配备了LED,用于指示工作状态,包括发送器和接收器之间的适当配合。观察LED及其颜色有助于正确安装传感器,确定输出状态或检查对物体的响应是否正确,这在灵敏度调整期间特别重要。

几乎任何电子技术人员,自动化工程师或集成商(这些专家都是最常使用光电传感器的专家)都可以轻松地评估目标应用程序设置的标准,并选择合适的传感器类型。重要的选择标准包括传感器的工作环境,环境温度,机械电阻(所有因素都会影响外壳材料的选择,其IP等级和安装方法),环境中的光的种类,传感器的预期用途,所需的检测范围,可用的电源电压和输出类型。传感器的反应时间在某些应用中可能非常重要,尽管宽范围的传感器无法预期。一个或多个检测到的物体的类型是非常重要的标准。即使薄了一些传感器,光束路径中发射器和接收器之间的透明薄膜。其他传感器需要几乎完全不透明的物体,而另一组传感器则配备有灵敏度调节电位器,可以高度准确地设置其触发阈值。

选择传感器时值得关注品牌。在工业应用或传感器中,不仅必须确保用户的安全,而且还要保证应用使用的舒适性,都应基于知名生产商的可靠产品。例如,当我们获得松下传感器时,我们可以假定对传感器的质量进行了严格的检查,因此它们将稳定可靠地运行。

让我们看看如何结合任何PLC在实践中使用传感器。尽管该示例程序是针对Siemens LOGO!开发的!v8,由于FBD语言的清晰性,可以轻松地使其适用于任何平台。

如果可以使用一个光电传感器,则很难确定物体的运动方向。为此,应该对光束进行调制并使用多普勒效应,或者应该测量朝着物体发送的一系列脉冲之间的时间。该方法对于实际实施而言是相当困难的,相当昂贵,并且不是每个人都能够处理它们。将传感器彼此相邻放置并检查其激活顺序要容易得多。

图1

图1显示了此解决方案的操作原理。如果我们使用两个传感器,例如标记为“ 1”和“ 2”,则激活“ 1”然后是“ 2”可以建议向右运动,而如果以相反的顺序激活传感器,则建议向右运动。剩下。为了使该算法可靠并且不仅可以用于区分运动方向,而且还可以用于例如对物体计数,还需要引入一些限制。首先,很明显,一个物体必须在传感器前面移动才能激活它们。其次,传感器之间的最大距离不得大于物体的最小尺寸。这样,我们的传感器将按顺序激活,例如:

既不激活à “ 1”激活à “ 1”,又激活“ 2” à “ 2”激活à两者均不激活。

第三,在传感器之间检查的物体的偶然运动不应导致系统的错误操作。由于它是一个程序,因此不能消除所有的逻辑错误,但是需要使用模拟器或模型系统进行彻底检查,并在实践中可能发生的各种情况下对算法进行测试。

图2

图2显示了使用免费LOGO!开发的FBD语言示例程序。柔软舒适的环境。如果我们用LOGO!控制器,应将代表逻辑“ 1”的电压施加到其输出I1和I2。如果是LOGO!24RC,电压范围将达到18…24 ??V DC。如果我们使用提供230V AC的版本,则逻辑“ 1”由更高的电压表示,但是我们必须注意传感器输出参数和类型!

如上所述,来自触点的电压应提供给输入I1(来自传感器“ 1”)和I2(来自传感器“ 2”)。编写程序的方式是,从I1到I2的运动方向导致在B020门输出处产生一个脉冲,而从I2到B006门的输出处产生一个脉冲。

为了证明示例应用程序的可用性,两个门输出均连接了双向计数器(B023)和逻辑系统(B021 – XOR门,B022 – RS触发器)。逻辑系统的任务是,如果出现正脉冲(来自门B020),则设置计数方向输入;如果到达负脉冲(来自门B006),则将其清零,并建立提供给计数输入的基于时钟的周期。由于计数方向输入的设置和清零,计数器向上(输入置位)或向下(输入清零)计数。

图3

LOGO!中加/减计数器单元的输出!根据计数器属性窗口中设置的条件设置和清零。如果我们在“ On”字段中输入“ 1”,如图3所示,而在“ Off”字段中保留“ 0”,则计数器状态大于0时将设置输出,当计数器状态大于0时将输出清零。 0.如果将输出功能单元运行到输出(例如Q1),则LOGO!的输出发送器1。当计数器状态超过0时,24RC控制器将关闭触点。通过这种方式,我们可以快速轻松地构造一个设备,该设备将自动打开和关闭电灯并统计进入和离开房间的人数。当有人进入房间时,指示灯应亮起;当所有人离开时,指示灯应熄灭。

图1.运动方向传感器的原理:A)待机–对象从左侧接近传感器,B)传感器“ 1”处于活动状态,C)传感器“ 1”和“ 2”处于活动状态,D)传感器“ 2”处于活动状态, C)待机模式

图2. LOGO!的FBD语言示例程序 v8传感器

图3.递增/递减计数器单元属性窗口


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