ما هي الأنواع الرئيسية لأجهزة الاستشعار الكهروضوئية؟

في أنظمة الأتمتة، تقوم أجهزة الاستشعار الكهروضوئية باكتشاف الأجسام دون لمسها. وتُستخدم لمعرفة ما إذا تم تحميل منتج على حزام ناقل، أو للتحقق مما إذا كانت الباب مغلقًا بشكل صحيح، أو حتى تُستخدم في أتمتة المصانع للتأكد من تعبئة الصندوق. وتُستخدم أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار الكهروضوئية لأغراض مختلفة. ومعرفة هذه الفروقات أمر مهم عند شراء أجهزة استشعار كهروضوئية لمصنع الإلكترونيات أو لمنشأة تعبئة الأغذية. دعونا نتعرف على الأنواع المختلفة لأجهزة الاستشعار الكهروضوئية، وكيف تعمل، وما هي تطبيقاتها الشائعة.

أجهزة الاستشعار الكهروضوئية بالنظام المار: موثوقة للكشف على مسافات طويلة

تعتبر أجهزة الاستشعار الكهروضوئية بالنظام المار أبسط الأنواع وأكثرها اعتمادية. فهي تكتشف الأجسام باستخدام شعاع ضوئي وجهاز استقبال للضوء. ويُستخدم المرسل والمستقبل كزوج. يُصدر المرسل شعاعًا ضوئيًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء. ويكون المستقبل في انتظار التقاط هذا الشعاع ويوضع على الجانب المقابل للشعاع المنبعث.

عندما لا يكون هناك أي شيء يحجب المسار، يستقبل المستقبل شعاع الضوء، ويظل المستشعر في حالته "العادية" – ربما يُرسل إشارة إلى الناقل ليستمر في الحركة. ولكن عندما يمر جسم بين المرسل والمستقبل، فإنه يحجب الشعاع. عندها يكتشف المستقبل فقدان الضوء، ويقوم المستشعر بتغيير إشارته. على سبيل المثال، قد يأمر الناقل بالتوقف، أو يُحفز العدّاد على الزيادة، أو يُوجه ذراع الروبوت لالتقاط الجسم.

تُعرف مستشعرات الشعاع العابر بقدرتها على العمل على مسافات طويلة. يمكنها التشغيل على مسافات تتراوح بين بضع سنتيمترات وعدة أمتار، وبعضها يصل إلى مسافات أبعد، مثل سلسلة LUOSHIDA FCD-XXYYYAB، التي تتميز بمدى كشف يصل إلى 100 متر عند وضع علامة «M». هذا المستشعر موثوق لأنه لا يتطلب من الجسم عكس الضوء، بل فقط حجبه. وهذا يعني أنه يمكنه التعامل مع أي مادة تقريبًا، بما في ذلك المواد الداكنة أو غير العاكسة، مثل قطع البلاستيك الأسود أو صفائح المعادن.

يمكن العثور على أجهزة الاستشعار الشعاعية المارة حيث تكون هناك حاجة إلى دقة في قياس المسافات. على سبيل المثال، في مصنع لقطع السيارات، يمكنها عد التروس المعدنية المتحركة على حزام ناقل طويل. وفي مركز اللوجستيات، يمكن لهذه المستشعرات تحديد الحاويات الكبيرة أثناء مرورها عبر نفق فرز. وبما أنها لا تتأثر كثيرًا بالغبار أو الأوساخ (لأن الشعاع يمكنه اختراق الأتربة الخفيفة)، فإنها تمثل أيضًا خيارًا جيدًا للبيئات القذرة مثل ورش النجارة أو مناطق قطع المعادن. كما تأخذ LUOSHIDA بعين الاعتبار الاستخدام الشاق في البيئات الصناعية عند تصميم أجهزة الاستشعار الشعاعية المارة، وتُزوّد بعلب متينة.

أجهزة الاستشعار الكهروضوئية الانعكاسية المتناثرة: بسيطة للمهام القريبة المدى

إذا كنت تفتقر إلى المساحة اللازمة لتركيب جزأين منفصلين (مرسل ومستقبل)، فإن جهاز الاستشعار الانعكاسي المتناثر يكون الخيار المناسب مستشعر كهربائي ضوئي قد تفي بالغرض. هذا النوع هو جهاز متكامل — حيث يحتوي على المرسل والاستقبال في نفس الغلاف. بدلاً من إرسال شعاع إلى مستقبل منفصل، فإنه يرسل ضوءًا نحو الجسم، ثم ينتظر استقبال الضوء المنعكس عن الجسم.

لنفترض أن هناك حساسًا موضوعًا فوق سيور ناقل يُحرك زجاجات بلاستيكية صغيرة. عندما لا تكون الزجاجة موجودة أسفل الحساس، فإن الضوء الصادر من المرسل لا يصطدم بأي شيء، وبالتالي لا يستقبل الحساس أي ضوء منعكس، فيبقى الحساس في وضع الإيقاف. وعندما توضع زجاجة أسفل الحساس، يصطدم الضوء بالزجاجة وينعكس عائدًا إلى الحساس، فيُفعَّل الحساس ويُستقبل الضوء المنعكس ويُحوَّل إلى إشارة كهربائية، فيتحول الحساس إلى وضع التشغيل. يتم إرسال هذه الإشارة إلى نظام التحكم في السيور الناقلة، وقد تُعلم النظام بتباطؤ السرعة لتعبئة الزجاجة أو التحقق من أن الزجاجة ذات الحجم الصحيح.

كشف مدى قصير :تحسس الاستشعار العاكس المنتشر الكائنات بكفاءة ضمن نطاق بضع سنتيمترات إلى متر واحد. وهي سهلة التركيب نسبيًا لأنك تحتاج فقط إلى تركيب حساس واحد بدلاً من زوج. وتحتاج هذه الحساسات إلى كائنات تعكس الضوء، لذا يُفضل استخدامها مع الكائنات ذات الأسطح الناعمة والملونة بلون فاتح. أما الكائنات الداكنة اللون ذات الأسطح الخشنة، مثل قطع الإسفنج الأسود أو المطاط أو المطاط الخشن، فقد لا تعكس ما يكفي من الضوء، وبالتالي قد لا يتم اكتشافها، مما يؤدي إلى قراءات خاطئة. بعض الطرازات، مثل طرازات LUOSHIDA، تتمتع بحساسية قابلة للتعديل، حيث يمكنك زيادة الحساسية للكشف عن الكائنات الداكنة، أو تقليل الحساسية لتجنب اكتشاف الحطام الصغير الذي قد يكون مصدر إزعاج.

استخدامات الحساسات الصغيرة في مصنع تعبئة الأغذية، تقوم أجهزة الاستشعار الانعكاسية المنتشرة باكتشاف ما إذا كان قطعة الحلوى موجودة داخل غلافها قبل الإغلاق. ولا حاجة إلى جهاز استقبال منفصل على الجانب الآخر من خط التغليف. وتُستخدم هذه الأجهزة في العديد من البيئات التي تكون فيها المساحة محدودة. على سبيل المثال، في مصنع إلكترونيات، يمكن استخدام أجهزة استشعار منتشرة صغيرة للتحقق من وضع رقاقة إلكترونية بشكل صحيح على لوحة دوائر صغيرة.

مستشعرات كهروضوئية عاكسة: تحقيق التوازن بين المسافة والبساطة

تُعد المستشعرات الكهروضوئية العاكسة (أو ما تُعرف بـ"المستشعرات العاكسة") حلاً يقع بين المستشعرات الشعاعية والمستشعرات الانعكاسية المنتشرة. فهي تحتوي على هيكل واحد مثل المستشعرات المنتشرة، ويضم كلًا من المرسل والاستقبال، ولكنها تتطلب لوحة عاكسة منفصلة (تُسمى "العاكس العاكس") توضع مباشرة مقابلها. حيث يرسل المرسل شعاع ضوء إلى العاكس، الذي ينعكس مباشرة عائدًا إلى المستقبل، تمامًا كما يحدث في المرآة.

إليك العملية: عندما لا يكون هناك أي جسم في المسار، يُرسل العاكس الضوء مرة أخرى إلى المستقبل، ويكون المستشعر في وضع التشغيل ("on"). وعندما يمر جسم ما بين المستشعر والعاكس، فإنه يحجب الضوء عن الوصول إلى العاكس والمستقبل، أو يشتته، وبالتالي لا يستقبل المستقبل الشعاع المنعكس. عندها يتحول المستشعر إلى وضع الإيقاف (off)، مما يؤدي إلى تفعيل إجراء معين، مثل إيقاف الماكينة أو تنبيه المشغل.

تأتي أجهزة الاستشعار العاكسة ذاتية الانعكاس بثلاثة مزايا رئيسية. أولاً، يمكنها اكتشاف الأجسام ضمن مدى تشغيل أطول، حوالي 20 متراً، مقارنةً بأجهزة الاستشعار التبديدية، مع تجنبها في الوقت نفسه الحاجة إلى الإعداد المكون من جزأين الخاص بأجهزة الاستشعار الشعاعية العابرة. ثانياً، تكون أجهزة الاستشعار العاكسة ذاتية الانعكاس أكثر موثوقية من الأنواع التبديدية عند اكتشاف الأجسام العاكسة. ويرجع ذلك أساساً إلى أن العاكس العاكس مصمم لعكس الضوء بقوة، ما يعني أن المستشعر لن ينخدع بانعكاس الجسم نفسه، حتى لو كان لامعاً مثل علبة معدنية. وأخيراً، تعد أجهزة الاستشعار العاكسة ذاتية الانعكاس ممتازة لاكتشاف الأجسام الشفافة مثل زجاجات الزجاج أو الأكياس البلاستيكية. في الواقع، تكون أجهزة الاستشعار التبديدية ضعيفة جداً في اكتشاف هذه الأجسام لأنها، على الرغم من حجبها للشعاع عن العاكس، تعتمد على التشتت العكسي للكشف عن الجسم.

تُستخدم أجهزة الاستشعار العاكسة ذات الطراز القديم بشكل شائع في مصانع تعبئة المشروبات. على سبيل المثال، يمكن تركيبها بجانب ناقل ينقل الزجاجات الفارغة، مع وضع عاكس على الجانب الآخر. وعندما تمر زجاجة ما، يتم حجب شعاع المستشعر، فيقوم المستشعر بإرسال إشارة إلى آلة التعبئة لبدء صب الصودا. كما يمكن استخدام هذه المستشعرات في أنظمة أبواب المصانع. فعلى سبيل المثال، يمكن تركيب مستشعر على أحد جانبي الباب والعاكس على الجانب الآخر، بحيث يستطيع المستشعر اكتشاف وجود شخص والحفاظ على بقاء الباب مفتوحًا. تأتي مستشعرات LUOSHIDA مع عواكس جاهزة للاستخدام وسهلة التركيب.

العوامل التي تهم أكثر

الآن بعد أن تعرفت على الأنواع الرئيسية، كيف تختار النوع المناسب لاحتياجاتك المحددة؟ ?يشمل ذلك عوامل مثل المسافة التي تحتاج إلى الكشف عن الأجسام من خلالها، ومواد هذه الأجسام، وكمية المساحة المتاحة للعمل. دعونا ننظر إلى العوامل التي ستكون الأكثر أهمية في حالتك.

لنبدأ، فكر في مسافة الكشف. إذا كانت المسافة التي يجب تغطيتها طويلة، لنقل 10 أمتار لنقل، ثم جهاز استشعار الأشعة العابرة هو الخيار الأفضل. إذا كانت المسافة أقل من متر و لديك مساحة محدودة، جهاز استشعار عاكس متباعد هو الخيار الأفضل. إذا كنت تريد شيئاً ما بينهما، فإن جهاز استشعار عاكس يعمل في معظم الحالات. توفر لووشيدا وثائق منتجات جيدة، بما في ذلك سلسلة FCD-XXYYYAB، والتي تفصل إعدادات المسافة لكل جهاز استشعار، حتى تتمكن من اختيار الأنسب لاحتياجاتك. جميع الوثائق متاحة على الإنترنت لسهولة الوصول.

التالي، فكر في ما هو الشيء. فكر بما سيكتشفه جهاز الاستشعار هل هو مظلم، عاكس، أو شفافة، وهل يعكس أو يمتص الضوء؟ ?يمكن أن يكون الجسم معتمًا، ولكن مستشعرات الشعاع المار تتطلب فقط أن يحجب الجسم الضوء. تعتمد المستشعرات الانتشارية على عكس الضوء، وبالتالي تعمل الأجسام ذات الألوان الفاتحة واللامعة بشكل أفضل، لكنني رأيت إعدادات تتيح اكتشاف الأجسام الفاتحة. تعمل المستشعرات العاكسة للضوء بشكل جيد جدًا مع الأجسام الشفافة، أكثر من المستشعرات الانتشارية. ومن مثال ذلك اكتشاف حاويات البلاستيك الشفافة.

بعد ذلك، قِّم البيئة المحيطة. هل البيئة مليئة بالغبار، أو رطبة، أو شديدة الإضاءة؟ ?يمكن لمستشعرات الشعاع المار والمستشعرات العاكسة للضوء التعامل بشكل أفضل مع الإضاءة المحيطة لأنها تركّز ضوءها. قد تواجه المستشعرات الانتشارية صعوبات في المناطق المضاءة جيدًا، لكن تعديل الحساسية غالبًا ما يحل المشكلة. يمكن أن تتوفر جميع الخيارات الثلاثة في أغلفة متينة مصممة للبيئات القاسية، مثل مصانع معالجة الأغذية أو ورش المعادن، بما في ذلك بعض الأنواع التي تحمل تصنيف IP لحمايتها من الغبار والماء.

أخيرًا، فكّر في عملية التركيب. تتطلب أجهزة الاستشعار الشعاعية تثبيت جزأين (مرسل ومستقبل) بمحاذاة دقيقة، وهي عملية تستغرق وقتًا أطول قليلًا، لكنها تُعد خيارًا مربحًا عند المسافات الطويلة. أما أجهزة الاستشعار الانتشارية والانعكاسية العكسية فتمتلك جهازًا رئيسيًا واحدًا فقط، مما يجعل تركيبها أسرع. تأتي أجهزة الاستشعار الانعكاسية العكسية مع دعامة عاكس، ولكن معظمها يُزوَّد بلصقات لاصقة أو حوامل تثبيت تسهّل العملية.

بغض النظر عن النوع الذي تختاره، من الأفضل التحقق من الشهادات. تلتزم أجهزة الاستشعار الكهروضوئية من LUOSHIDA بالمعايير EN 61000-6-3 وEN 61000-6-1 الخاصة بالتوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، ما يعني أنها لن تتأثر بالأجهزة الأخرى مثل المحركات أو معدات اللحام. كما أنها تحمل شهادة RoHS، أي أنها لا تحتوي على مواد خطرة، وهو أمر بالغ الأهمية في صناعات تصنيع الإلكترونيات والأجهزة الطبية.