Jste zde

Základní výběr reflexní optozávory

Antonín Vojáček, 14. Říjen 2011 - 22:39

Každý se určitě již setkal s optickými senzory pro detekci objektů. Ze všech senzorů je jejich nabídka obvykle nejširší a dnes umožňují řešit většinu aplikací s detekcí předmětů. Při výběru konkrétního typu však lze často udělat chybu a vybrat typ například nekompatibilní se stávajícím systémem. Pro ty, co nemají zkušenosti s výběrem, by měl sloužit následující stručný přehled.

Reflexní optické senzory přiblížení, častěji označované jako optozávory nebo světelné závory, patří v současné době mezi nejvyužívanější senzory pro zjišťování přítomnosti objektu či produktu na dopravním pásu dopravníku, v balicích, etiketovacích, skládacích, plnících a dalších strojů. Prakticky je možné jejich nasazení všude tam, kde pracovní prostředí není příliš špinavé. Více o jejich principu se můžete dočíst v článku "Optické senzory přiblížení".

Reflexní optozávory však jsou vyráběny v mnoha různých provedeních a uživatelskými s různými vlastnostmi. Občas se stává, že k instalaci do určitému zařízení se koupí optozávora, která nakonec nelze použít, protože například její funkce spínání výstupu není kompatibilní se vstupem zařízení. Proto jsem se rozhodl v tomto článku trošku přiblížit a připomenout typy optozávor a na co si dát pozor při jejich výběru v katalogu libovolné firmy.

Základní princip reflexní optozávory - přerušení paprsku odráženého odrazkou

Typy reflexních optozávor

Z pohledu uživatele, který potřebuje vybrat optozávoru pro nějakou specifickou aplikaci nebo konkrétní zařízení, je nutné správně zvolit několik praktických parametrů, aby šla optozávora použít.

Provedení pouzdra/uchycení:

Kvádrové
Válcové
Vertikální
Horizontální

Obvyklá mechanická provedení optozávor

Rozdělení podle napájecího napětí:

Střídavé AC - 230 V
Stejnosměrné DC - 12/24/10..30 V

Rozdělení podle detekční vzdálenosti:

Zde existují různá provedení, ale vždy je nutné volit větší vzdálenost uvedenou v katalogu, než je skutečná maximální vzdálenost odrazky v konkrétní aplikaci. Pokud například šířka dopravníku je 500 mm, je nutné pro spolehlivou funkci zvolit optozávoru s dosahem alespoň 600 mm.

Rozdělení podle reakce na přerušení paprsku detekovaným objektem:

spínání na "světlo" - L.O. (Light Operate) - aktivní signál - log. 1 při dopadu odraženého paprsku světla na přijímač optozávory = v případě reflexní optozávory odraz světla od odrazky = v zorném poli senzoru není žádný předmět, log. 0 při přerušení/zaclonění paprsku

spínání na "tmu" - D.O. (Dark Operate) - aktivní signál - log. 1 při zaclonění světla = v případě reflexní optozávory není odraz světla od odrazky = v zorném poli senzoru stojí předmět, log. 0 při odrazu světla od odrazky

Typ spínání optozávory na "světlo" a na "tmu"

Rozdělení podle reakce na rušivý odraz světla:

s polarizačním filtrem - vysílač generuje světlo jen horizontální nebo vertikální polarizace, přičemž přijímač reaguje přesně na polarizaci opačnou, tj. kolmou k vysílací. Otočení polarizace světla dojde pouze při jeho dorazu od odrazky. Pokud se na přijímač z nějakého důvodu dostane jiný světelný paprsek, optozávora na něj nereaguje. Toto je opatření např. pro případ detekce lesklých předmětů, které snadno odrážejí světlo. Paprsek odražený od předmětu, místo od odrazky, má stejnou polarizaci jako od vysílače a přijímač optozávory ho nevyhodnotí jako "světlo". Optozávory s polarizačním filtrem obvykle mají menší dosah než stejné provedení bez filtru.

bez polarizačního filtru - klasické provedení, vhodné jen pro detekci přítomnosti předmětů bez lesklého, hladkého povrchu.

Funkce polarizačních filtrů - zabránění falešné detekce při odrazu paprsku od lesklého předmětu

Rozdělení podle typu spínání výstupu:

PNP/NPN - spínací tranzistor:
- NPN - zátěž je připojena mezi kladný pól stejnosměrného napájecího napětí
- PNP - zátěž je připojena mezi záporný pól stejnosměrného napájecího napětí
NC/NO - relé (SPST, SPDT, DPDT), výkonový tranzistor, triak:
- NC (Normally closed - v základním stavu kontakty sepnuty) - spínací kontakty jsou trvale sepnuty, aktivace výstupu senzoru (například přerušením paprsku při spínání na "tmu") způsobí jejich rozpojení
- NO (Normally open - v základním stavu kontakty rozepnuty) - spínací kontakty jsou trvale rozepnuty, aktivace výstupu senzoru (například přerušením paprsku při spínání na "tmu") způsobí jejich sepnutí

Typy výstupů a připojení zátěže NPN/PNP výstupů - podporují PNP i NPN (vlevo), podporující jen NPN (uprostřed), podporující jen PNP (vpravo)

Beznapěťový spínaný vstup typu NC (trvale v sepnutém stavu) nebo NO (trvale v rozepnutém stavu)

Správná volba

K zakoupení, resp. objednání toho správného provedení optozávory, je tedy nutné mít následující údaje:

Jaký bude vzdálenost mezi senzorem a odrazkou ?
Chceme, resp. aplikace vyžaduje spínání světlem nebo tmou ?
Jakého provedení je vstup do řídícího systému, ke kterému bude senzor připojen - napěťový PNP/NPN nebo beznapěťový NO/NC ?
Je nutné volit provedení s polarizačním filtrem ?
Jaké máme k dispozici napájení senzoru, AC nebo DC ?
Upevnění - zašroubování do otvoru (válcový senzor) vs. přišroubování k nosníku (kvádrový) ?
Vestavení do systému horizontální vs. vertikální ?

Některé verze reflexních optozávor jsou multifunkční, tzn. že umožňují softwarové nebo hardwarové nastavení výstupu PNP i NPN (případně NC/NO), někdy i nastavení spínání na "tmu" nebo "světlo". Volba se dělá buď softwarově u "chytrých" senzorů nebo u jedodušších jsou k dipsozici dva výstupy označené jako přímý a negovaný. To volbu významně ulehčí. Multifunkční optozávory jsou však k dispozici jen v některých případech a navíc bývají dražší než optozávory jednofunkční.

Závěr

Již jsem byl svědkem stavu, kdy subdodavatel spolu se zařízením zaslal optozávoru, kterou díky jinému provedením výstupu než byl vstup zařízení, nebylo možné připojit. Proto před objednání konkrétního typu je lepší "dvakrát měřit a jednou řešit". Ve většině obvyklých "jednoduchých" případech stačí zjišťovat a specifikovat jen výše uvedené parametry.

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz