Czujnik optyczny jest jednym z rodzajów wykorzystywanych obecnie czujników w szeroko pojętej automatyce. W swoim działaniu wykorzystuje, zgodnie z nazwą, światło, co wiąże się z określonymi zaletami w konkretnych zastosowaniach. Jak on działa i w jakiej sytuacji sprawdzi się czujnik optyczny?
Działanie czujników optycznych
Czujnik tego typu opiera swoje działanie na wysyłanym i odbieranym sygnale świetlnym w formie wiązki światła laserowego w zakresie podczerwieni lub światła widzialnego. Każdy czujnik optyczny posiada część odpowiedzialną za nadawanie i część odpowiedzialną za odbieranie sygnału świetlnego. W zależności od konstrukcji mogą być one oddzielne, lub umieszczane obok siebie, a nawet mogą wykorzystywać wspólną soczewkę. Wykorzystanie wiązki światła pozwala na kontrolowanie jej przecięcia przez sprawdzanie stanu oświetlenia elementu będącego odbiornikiem czujnika, lub w niektórych czujnikach na mierzenie odległości. Pomiar odległości wykonuje się przez mierzenie czasu mijającego między wysłaniem, a odebraniem odbitego sygnału świetlnego. Znając prędkość światła po kilku przekształceniach z uzyskanego wyniku można otrzymać odległość między czujnikiem, a elementem od którego została odbita wiązka światła. Zdecydowanie częściej w automatyce wykorzystuje się jednak możliwość kontroli przecięcia wiązki i czujniki zbudowane z myślą o takim trybie pracy. Czujnik optyczny stworzony do takiej pracy posiada wyjście dwustanowe, którego stan na wyjściu zmienia się po zmianie stanu oświetlanego elementu odbiornika czujnika.
Rodzaje czujników optycznych
W zależności od budowy i szczegółowej konstrukcji można wydzielić kilka typów czujników optycznych. Ze względu na działanie można wydzielić jednak główne trzy typy:
- czujniki refleksyjne,
- czujniki odbiciowe,
- bariery świetlne.
Czujnik optyczny refleksyjny posiada nadajnik i odbiornik połączone we wspólnej obudowie. Do działania wykorzystuje on dodatkowy element w postaci reflektora odblaskowego umieszczany na końcu zasięgu czujnika stanowiący punkt odbicia dla wiązki świetlnej. Tego typu czujnik wykrywa przecięcie wiązki skutkujące zmianą stanu na jego wyjściu. Nieco inaczej działa czujnik optyczny odbiciowy. Podobnie posiada on odbiornik i nadajnik we wspólnej obudowie, jednak nie wykorzystuje dodatkowego reflektora. Zamiast reflektora wiązka świetlna odbijana jest bezpośrednio od obiektów w polu działania czujnika. Po wprowadzeniu obiektu w strefę działania czujnika część odbitych promieni świetlnych trafia do odbiornika, co decyduje o zmianie stanu na wyjściu czujnika. Bariera świetlna zbudowana jest natomiast zupełnie inaczej posiadając odbiornik i nadajnik w oddzielnych obudowach. Umieszczane są one naprzeciwko siebie, tak by sygnał z nadajnika trafiał bezpośrednio do odbiornika. Przecięcie wiązki skutkuje zmianą oświetlenia odbiornika i zmianą stanu na wyjściu czujnika.
Zalety i zastosowanie
Czujnik optyczny dzięki swojemu bezkontaktowemu sposobowi działania jest odporny na zużycia mechaniczne. Posiadają one także duży zasięg i mogą pracować w zanieczyszczonym środowisku. Praca poza zakresem światła widzialnego uodparnia czujniki tego typu na zakłócenia powstające w wyniku złego oświetlenia. Zastosowania w jakich znajdują miejsce czujniki optyczne to wszelkiego rodzaju kontrola obecności, czy zliczanie elementów na taśmie produkcyjnej. Pozwalają one także na zabezpieczanie stref pracy maszyn przed wtargnięciem, kontrolę położenia ruchomych elementów, czy do określania poziomu cieczy i sypkich materiałów w zbiornikach.
