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- 實(shí)際中的光電傳感器：檢測(cè)和區(qū)分運(yùn)動(dòng)方向
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/11/16
在各種工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中最常用的傳感器有兩種：光電傳感器和電感傳感器。它們都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這決定了它們的用途。例如，電感式傳感器能夠檢測(cè)不透明的非金屬屏障后面的金屬物體，而光電傳感器則不具有這種能力，因?yàn)樗枰翱匆?jiàn)”一定光范圍內(nèi)的物體。另一方面，如果在此類傳感器中使用激光，則其檢測(cè)范圍可能很高，甚至可達(dá)數(shù)十米。感應(yīng)傳感器沒(méi)有達(dá)到這樣的檢測(cè)范圍。
光電傳感器通過(guò)測(cè)量光束到達(dá)接收器的光敏組件時(shí)發(fā)射器發(fā)出的光束的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行操作。根據(jù)傳感器的預(yù)期用途，可以使用不同種類的光并對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制。最常用的是人眼不可見(jiàn)的紅外光。因此，可以在不分散注意力的情況下進(jìn)行檢測(cè)，但是該解決方案也存在一些缺點(diǎn)，這對(duì)于安裝傳感器以防止門(mén)停在其中的人來(lái)說(shuō)是眾所周知的。這就是為什么在這種安裝過(guò)程中將激光筆用作附加附件，以促進(jìn)發(fā)射器和接收器相互定位的原因。
許多光電傳感器都配備了LED，用于指示工作狀態(tài)，包括發(fā)送器和接收器之間的適當(dāng)配合。觀察LED及其顏色有助于正確安裝傳感器，確定輸出狀態(tài)或檢查對(duì)物體的響應(yīng)是否正確，這在靈敏度調(diào)整期間特別重要。
幾乎任何電子技術(shù)人員，自動(dòng)化工程師或集成商（這些專家都是最常使用光電傳感器的專家）都可以輕松地評(píng)估目標(biāo)應(yīng)用程序設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，并選擇合適的傳感器類型。重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)包括傳感器的工作環(huán)境，環(huán)境溫度，機(jī)械電阻（所有因素都會(huì)影響外殼材料的選擇，其IP等級(jí)和安裝方法），環(huán)境中的光的種類，傳感器的預(yù)期用途，所需的檢測(cè)范圍，可用的電源電壓和輸出類型。傳感器的反應(yīng)時(shí)間在某些應(yīng)用中可能非常重要，盡管寬范圍的傳感器無(wú)法預(yù)期。一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)到的物體的類型是非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。即使薄了一些傳感器，光束路徑中發(fā)射器和接收器之間的透明薄膜。其他傳感器需要幾乎完全不透明的物體，而另一組傳感器則配備有靈敏度調(diào)節(jié)電位器，可以高度準(zhǔn)確地設(shè)置其觸發(fā)閾值。
選擇傳感器時(shí)值得關(guān)注品牌。在工業(yè)應(yīng)用或傳感器中，不僅必須確保用戶的安全，而且還要保證應(yīng)用使用的舒適性，都應(yīng)基于知名生產(chǎn)商的可靠產(chǎn)品。例如，當(dāng)我們獲得松下傳感器時(shí)，我們可以假定對(duì)傳感器的質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，因此它們將穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
讓我們看看如何結(jié)合任何PLC在實(shí)踐中使用傳感器。盡管該示例程序是針對(duì)Siemens LOGO！開(kāi)發(fā)的！v8，由于FBD語(yǔ)言的清晰性，可以輕松地使其適用于任何平臺(tái)。
如果可以使用一個(gè)光電傳感器，則很難確定物體的運(yùn)動(dòng)方向。為此，應(yīng)該對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制并使用多普勒效應(yīng)，或者應(yīng)該測(cè)量朝著物體發(fā)送的一系列脈沖之間的時(shí)間。該方法對(duì)于實(shí)際實(shí)施而言是相當(dāng)困難的，相當(dāng)昂貴，并且不是每個(gè)人都能夠處理它們。將傳感器彼此相鄰放置并檢查其激活順序要容易得多。
圖1
圖1顯示了此解決方案的操作原理。如果我們使用兩個(gè)傳感器，例如標(biāo)記為“ 1”和“ 2”，則激活“ 1”然后是“ 2”可以建議向右運(yùn)動(dòng)，而如果以相反的順序激活傳感器，則建議向右運(yùn)動(dòng)。剩下。為了使該算法可靠并且不僅可以用于區(qū)分運(yùn)動(dòng)方向，而且還可以用于例如對(duì)物體計(jì)數(shù)，還需要引入一些限制。首先，很明顯，一個(gè)物體必須在傳感器前面移動(dòng)才能激活它們。其次，傳感器之間的最大距離不得大于物體的最小尺寸。這樣，我們的傳感器將按順序激活，例如：
既不激活à “ 1”激活à “ 1”，又激活“ 2” à “ 2”激活à兩者均不激活。
第三，在傳感器之間檢查的物體的偶然運(yùn)動(dòng)不應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)的錯(cuò)誤操作。由于它是一個(gè)程序，因此不能消除所有的邏輯錯(cuò)誤，但是需要使用模擬器或模型系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查，并在實(shí)踐中可能發(fā)生的各種情況下對(duì)算法進(jìn)行測(cè)試。
圖2
圖2顯示了使用免費(fèi)LOGO！開(kāi)發(fā)的FBD語(yǔ)言示例程序。柔軟舒適的環(huán)境。如果我們用LOGO！控制器，應(yīng)將代表邏輯“ 1”的電壓施加到其輸出I1和I2。如果是LOGO！24RC，電壓范圍將達(dá)到18…24 ??V DC。如果我們使用提供230V AC的版本，則邏輯“ 1”由更高的電壓表示，但是我們必須注意傳感器輸出參數(shù)和類型！
如上所述，來(lái)自觸點(diǎn)的電壓應(yīng)提供給輸入I1（來(lái)自傳感器“ 1”）和I2（來(lái)自傳感器“ 2”）。編寫(xiě)程序的方式是，從I1到I2的運(yùn)動(dòng)方向?qū)е略贐020門(mén)輸出處產(chǎn)生一個(gè)脈沖，而從I2到B006門(mén)的輸出處產(chǎn)生一個(gè)脈沖。
為了證明示例應(yīng)用程序的可用性，兩個(gè)門(mén)輸出均連接了雙向計(jì)數(shù)器（B023）和邏輯系統(tǒng)（B021 – XOR門(mén)，B022 – RS觸發(fā)器）。邏輯系統(tǒng)的任務(wù)是，如果出現(xiàn)正脈沖（來(lái)自門(mén)B020），則設(shè)置計(jì)數(shù)方向輸入；如果到達(dá)負(fù)脈沖（來(lái)自門(mén)B006），則將其清零，并建立提供給計(jì)數(shù)輸入的基于時(shí)鐘的周期。由于計(jì)數(shù)方向輸入的設(shè)置和清零，計(jì)數(shù)器向上（輸入置位）或向下（輸入清零）計(jì)數(shù)。
圖3
LOGO！中加/減計(jì)數(shù)器單元的輸出！根據(jù)計(jì)數(shù)器屬性窗口中設(shè)置的條件設(shè)置和清零。如果我們?cè)凇?On”字段中輸入“ 1”，如圖3所示，而在“ Off”字段中保留“ 0”，則計(jì)數(shù)器狀態(tài)大于0時(shí)將設(shè)置輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)大于0時(shí)將輸出清零。 0.如果將輸出功能單元運(yùn)行到輸出（例如Q1），則LOGO！的輸出發(fā)送器1。當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)超過(guò)0時(shí)，24RC控制器將關(guān)閉觸點(diǎn)。通過(guò)這種方式，我們可以快速輕松地構(gòu)造一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備將自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉電燈并統(tǒng)計(jì)進(jìn)入和離開(kāi)房間的人數(shù)。當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，指示燈應(yīng)亮起；當(dāng)所有人離開(kāi)時(shí)，指示燈應(yīng)熄滅。
圖1.運(yùn)動(dòng)方向傳感器的原理：A）待機(jī)–對(duì)象從左側(cè)接近傳感器，B）傳感器“ 1”處于活動(dòng)狀態(tài)，C）傳感器“ 1”和“ 2”處于活動(dòng)狀態(tài)，D）傳感器“ 2”處于活動(dòng)狀態(tài)， C）待機(jī)模式
圖2. LOGO！的FBD語(yǔ)言示例程序 v8傳感器
圖3.遞增/遞減計(jì)數(shù)器單元屬性窗口
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