Lo stadio oscillatore ha la funzione di modulare il segnale elettrico che pilota l'emettitore e il suo principale vantaggio è quello di proteggere dalle interferenze della luce ambiente, in quanto il ricevitore è sintonizzato per ricevere solo le frequenze della luce modulata. L'emettitore converte il segnale elettrico modulato in segnale luminoso, che, attraverso un sistema ottico, viene inviato in direzione del riflettore, dell'oggetto da rilevare o al ricevitore. Il ricevitore è l'elemento che riceve il segnale luminoso di ritorno, lo converte in una grandezza elettrica e lo trasmette al demodulatore. Il blocco demodulatore/amplificatore trasforma il segnale variabile del ricevitore in un segnale digitale stabile che verrà reso disponibile per lo stadio di commutazione. Lo stadio d'uscita fornisce un'informazione di tipo ON/OFF al carico collegato alla fotocellula in funzione dello stato logico presente all'ucita dell'amplificatore, cioè in relazione alla presenza o assenza dell'oggetto da rilevare. Le uscite possono essere del tipo a relè, TRIAC, NPN/PNP, Analogiche Quasi tutti i modelli sono dotati di un indicatore led e gran parte anche di un potenziometro per la regolazione della sensibilità. Le fotocellule vengono chiamate anche interruttori di prossimità capacitivi.
Le fotocellule vengono divise per tipo di funzionamento, tra questi sono:
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
In queste fotocellule, il proiettore e il ricevitore costituiscono due dispositvi saeparati, tipicamente montati l'uno in fronte all'altro. Ogni oggetto interposto tra i due dispositivi interrompe il raggio di luce e viene rilevato. Questo tipo si sensore è utilizzato per applicazioni con distanze di lavoro elevate o in ambienti molto sporchi ed inoltro rappresenta la soluzione ideale per rilevare qualsiasi oggetto indipendentemente dal colore o dal grado di riflessione. Il punto critico è l'impossibilità di rilevare oggetti trasparenti. I sensori a forcella, invece, vengono utilizzati principalmente per la lettura di tacche, ad esempio sulle bobine di etichette.
Questi tipi di fotocellule sono dispositivi nei quali i fotoelementi di emissione e ricezione sono contenuti nello stesso corpo meccanico. Il fascio di luce emesso è riflesso da un riflettore prismatico (catarifrangente) che lo ritorna al ricevitore. Quando un oggetto attraversa il percorso del raggio di luce, esso viene rilevato. Questo tipo di sensore è molto diffuso, in quanto a buone distanze operative aggiungono semplicità di allineamento sensore/riflettore e facilità d'installazione anche in spazi ristretti. Occorre però prestare attenzione nel caso di rilevazione di oggetti altamente riflettenti o brillanti, in quanto, se gli oggetti hanno le stesse caratteristiche di riflessione del riflettitore, possono non essere riconosciuti. SBARRAMENTO A RIFLESSIONE POLARIZZATO
Il suo funzionamento è simile allo sbarramento a riflessione, questo tipo utilizza un filtro polarizzato per risolvere il problema di rilevamento di oggetti lucidi o altamente riflettenti. Infatti il filtro polarizzato posto di fronte all'emettitore fa sì che il raggio di luce venga convogliato su un piano, che colpendo il riflettore viene ruotato di 90° diventando così visibile all'emettitore attraverso un ulteriore filtro, posto davanti ad esso chiamato analizzatore. La presenza di un oggetto altamente riflettente, tra fotocellula e riflettore invece ritorna al ricevitore luce sullo stesso piano di quello con cui è stato raggiunto e quindi rilevato. Questo tipo di fotocellule sono impiegate per il rilevamento di oggetti con superfici molto rifletteni come metallo, vetro, plastica.
Le fotocellule a tasteggio basano il loro funzionamento sulla riflessione della luce da parte dell'oggetto che intercetta il raggio luminoso emesso. L'emettitore e il ricevitore sono nello stesso contenitore. La distanza operativa è limitata e legata al colore e al tipo di superficie dell'oggetto da rilevare. La distanza di lavoro diminuisce con superfici meno riflettenti o di colori più scuri. Questo tipo di fotocellule vengono utilizzate per il rilevamento diretto dell'oggetto, per rilevamenti precisi e determinati di piccoli oggetti e per rilevamenti con esclusione di superfici di sfondo. Esistono vari tipi di tasteggio, in relazione all'applicazione, come tasteggio diffuso e tasteggio focalizzato che sono usati in presenza per il rilevamento di piccoli oggetti, e tasteggio con soppressione di sfondo che sono in grado di discriminare oggetti dipiccole dimensioni indipendentemente dallo sfondo a loro adiacente (la loro distanza operativa è insensibile al colore dell'oggetto stesso).
I lettori di tacche colorate sono dispositivi speciali dotati di ottica sofisticata e frequenza di commutazione elevata. Sono funzionanti con il principio del tasteggio, e trovano principalmente impiego nel riconoscimento dei contrasti esistenti tra le tacche colorate e lo sfondo. Un segnale elettrico proporzionale all'intensità della luce riflessa dal contrasto da rilevare, viene inviato ad un comparatore, che genera un segnale di uscita quando il contrasto è superiore ad un determinato valore di soglia preimpostato. Esistono versioni con regolazione del contrasto manuale, semiautomatico o automatico. Per applicazioni con spazi limitati sono disponibili versioni a fibra ottica.
Il loro principio di funzionamento è basato sulla proprietà dei corpi fluorescenti di emettere luce visibile se irradiata da luce ultravioletta. Il proiettore emette luce UV che investe il target fluorescente e viene riflessa al ricevitore come luce visibile. Per questo principio il lettori UV sono totalmente immuni da riflessioni di oggetti e superfici molto riflettenti. Applicazioni tipiche sono il riconoscimento e il rilevamento di riscontri fluorescenti visibili e invisibili /gessi, colle, inchiostri, vernici, liquidi e pennarelli) su qualsiasi tipo di materiale come legno, metalli, ceramica, plastica, carta, ecc.
Le fibre ottiche rappresentano semplicemente un completamento della gamma fotocellule. Realizzate in PMMA o in vetro, trasmettono la luce emessa dal proiettore attraverso due conduttori, uno di trasmissione e uno di ricezione. Sono disponibili come tasteggio e proiettrore/ricevitore, in relazione al tipo di applicazione. Questi dispositivi sono principalmente utilizzati per montaggio in spazi limitati di difficile accesso, con alte temperature, vibrazioni o condizioni ambientali particolari.
I sensori fotoelettrici a sbarramento a riflessione, funzionano con l'ausilio di riflettori prismatici e riflettori scotch tape. Questi riflettori hanno la caratteristica di rinviare parallelamente la luce ricevuta, grazie alla loro particolare struttura a "nido d'ape".
I proximity, o sensori di prossimità induttivi, a differenza delle fotocellule, rilevano solamente metalli.e gran parte sono provvisti di led di segnalazione. Non dimenticatevi che questo tipo di sensori ha un campo di lettura molto basso (approssimativamente fino a 30mm circa, a seconda del modello).
Il sensore ad ultrasuoni è basicamente e genericamente un ecoscandaglio ultra-acustico. Il sensore emette un fascio impulsivo di ultrasuoni. Il fascio è composta da una o più onde populsanti che si espandono a partire dalla membrana di emissione. Come tutto ciò che si propaga, il fascio ultrasonoro si espande in forma conica, con un angolo tipico che dipende dalla geometria della testa del sensore e dalla presenza di eventuali lenti acustiche o guide d'onda. La eco riflessa dal bersaglio ritorna al trasduttore. La distanza tra il bersaglio ed il sensore viene ricavata dall'intervallo di tempo tra la trasmissione del fascio e la ricezione dell'eco. Il sensore converte l'intervallo di tempo in un segnale digitale che è utilizzato internamente per calcolare la distanza dell'oggetto da rilevare. I principali parametri che influenzano la riflessione sono:
Il controllore non-intrusivo opera per propagazione attraverso i solidi e liquidi. Il sistema offre il vantaggio di non richiedere nessun contatto diretto del sensore con il prodotto, poichè la sonda viene applicata esternamente alla parte del serbatorio o del tubo. E' possibile misurare anche prodotti tossici, aggressivi, infiammabili e sotto pressione.Questo tipo di controllore può essere utilizzato per una vasta gamma di applicazioni, come il controllo di livello in serbatoi, segnalazione di bolle gassose in liquidi, misura di livello in contenitori sotto pressione, controllo del ghiaccio in celle frigorifere, ecc.
Il controllore opera secondo il principio del tempo di volo. Il proiettore trasmette un breve impulso ultrasonico, che attraversa la parete del contenitore e si propaga nel liquido. A seconda del tipo di misura i segnali ultrasonici vengono rilevati come eco dalla stessa sonda, oppure come segnali diretti ad una sonda separata, collocata sulla parete opposta. Dopo l'invio dell'impulso, le eco ricevute vengono selezionate tramite una finestra temporale, e quindi elaborate. Le fotocellule ad emissione laser sono caratterizzate da una estrema precisione, facilità di allineamento e regolazione data dalla luce visibile emessa (rossa brillante), elevate distanze di lavoro e alta frequenza di commutazione. I modelli disponibili e le diverse versioni ottiche (a sbarramento, emettitore-ricevitore (distanza 50MT), a riflessione polarizzata (distanza 12 MT), riflessione dirette con soppressione dello sfondo) consentono di trovare la soluzione ideale per risolvere applicazioni come riconoscimento di piccoli particolari, precisi posizionamenti, conteggi veloci, riconoscimento di oggetti su natri trasportatori (soppressione di sfondo). Esistono in commercio sensori schermati, sia induttivi che capacitivi, per contrastare i problemi di interferenze e sono riconoscibili dall'involucro metallico filettato con cui vengono "rivestiti". Questo tipo di sensori possono essere totalmente o solo parzialmente schermati. I sensori totalmente schermati sono caratterizzati dall'involucro metallico che copre lateralmente la superficie attiva del sensore e possono essere installati uno affianco all'altro senza problemi di interferenze. Nei sensori parzialmente schermati, invece, l'involucro metallico lascia scoperta la parte laterale della superficie attiva del sensore e permette di ottenere una distanza di intervento maggiore ripetto a quelli totalmente schermati.
Di seguito sono elencate alcune terminologie tecniche utilizzate:
-In genere vanno bene tutti i sensori, da quelli più economici a quelli più costosi. Tutto dipende dalla casa preferita dal progettista o dal manutentore e dal tipo di applicazione che deve svolgere. Io prediligo i Telemecanique, Omron, Sick, Data Logic e Aeco (per il momento!) -Quando si installa un sensore, soprattutto in zone di "passaggio", cercate di proteggerlo, inserendovi ad esempio un carter di protezione su tutti i lati, per evitare sostituzioni inutili e talvolta seccanti! Un sensore difficilmente si guasta se trattato con le dovute cure, e poi, non è così complicato costruire una protezione! Inizio pagina - Fotocellule - Proiettore-ricevitore - Sbarramento a riflessione - Sbarramento a riflessione polarizzato - Tasteggio - Lettori di tacche colorate - Sensori ultravioletti - Fibre ottiche - Riflettori - Proximity - Sensori ad ultrasuoni - Fotocellule laser - Schermatura dei sensori - Terminologie tecniche - Note personali |
