Jste zde

Velmi kompaktní optické snímače Panasonic EX-30 s úzkým paprskem

Antonín Vojáček, 6. Září 2013 - 20:28

Optické snímače Panasonic řady EX-30 pro detekci předmětů představují zajímavé a docela levné řešení pro aplikace vyžadující velmi úzký snímací paprsek nebo poskytují jen minimální prostor pro vestavění. EX-30 totiž umožňují rozlišit předměty již od velikosti 1 mm a svojí malou velikostí a speciálním provedením pouzdra konkurují tzv. vláknovým snímačům.

V některých aplikacích může vyvstat potřeba detekce přítomnosti velmi malých či úzkých nebo nízkých předmětů, například přepravovaných po dopravníku nebo při automatické manipulaci ve stroji, nebo detekovat velmi přesně určitý stav, jako například množství navinuté role slabého materiálu. Obvyklá nevýhoda všech standardních optických snímačů bývá poměrně dosti značná rozbíhavost jejich světelného paprsku, zvláště u provedení s LED vysílací diodou, kde již po několika desítkách milimetrů může stopa paprsku mít průměr i několik centimetrů. Standardní laserová provedení sice jsou v tomto směru na tom mnohem lépe, kdy například ve vzdálenosti i několika metrů má paprsek průměr jen několik mm, ale tyto snímače jsou obvykle výrazně dražší než LED provedení a hlavně laserová dioda mívá výrazně kratší životnost svícení než LED dioda.

Další slabinou běžných optozávor bývá někdy problematická či složitá zástavba v malých prostorách. Miniaturní provedení optočidel obvykle mývají kvádrové pouzdro, které sice je malé svými rozměry, ale každý, kdo kvádrové snímače montoval ví, že někdy to není úplně snadné vyrobit vhodný upevňovací držák. Na druhou stranu u válcových provedení obvykle v praxi narážím na problémy s jejich snadným mechanickým poškozením, protože prostě jsou dlouhé a často jejich pouzdro dost nemotorně trčí někam do boku. Zvlášť na dopravních cestách bývá mechanické poškození pouzdra válcového snímače hlavní příčinou jeho poruchy. V průmyslu, zvláště v tom těžkém, se totiž obvykle (bohužel) na nějaké šetrné zacházení s technikou nehledí a co "moc trčí", to se obvykle brzo "urazí".

Z obou výše uvedených perspektiv mě pak zaujalo zajímavě (vtipně) řešené provedení pouzdra optického snímače Panasonic EX-30, které si bere výhody malých rozměrů kvádrového pouzdra a snadnější montáž válcového pouzdra a navíc poskytuje malý průměr paprsku pro detekci na nepříliš velké vzdálenosti.

Popis snímače Panasonic EX-30

Jak již bylo nastíněno výše, hlavní výjimečnost a výhody optických snímačů Panasonic řady EX-30 jsou v provedení jejich pouzdra a "tenkosti" snímacích světelných paprsků. Konkrétně řada zahrnuje 2 typy tzv. jednocestných snímačů s mechanicky odděleným vysílačem a přijímačem světelného paprsku a pak jeden typ v provedení tzv. difuzního snímače, tedy s vestaveným vysílačem a přijímačem v jednom společném pouzdře a využívající přímo odraz od předmětu (nevyužívá se odrazka). Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma řešeními je ve snímacím dosahu, kdy jednocestné provedení má vždy dosah několik stovek mm (max. 800 mm), zatímco difuzní provedení s konkrétním označením EX-32 jen cca 5 mm, což opravdu není mnoho. Osobně mě teď moc nenapadá situace, kde bych nasadil optické čidlo s tak malým dosahem. Jeho jedinou výhodu proti magnetickým, indukčním, kapacitním či ultrazvukovým snímačům spatřuji jen v detailnější detekci malých předmětů, protože čelo snímače má jen 6 mm a tedy lze spolehlivě detekovat i předměty cca těchto rozměrů, byť je na zmíněných 5 mm.

Další příklady vhodného použití snímačů EX-30 - zleva: detekce přítomnosti integrovaných obvodů, přesná detekce množství navinuté pásky, či detekce jednotlivých nožiček integrovaných obvodů.

Zajímavější mi rozhodně připadá ono jednocestné provedení, kde je možné spolehlivě rozlišit a detekovat již předměty o velikosti (průměru) již od 1 mm při osazení snímače speciálním nástavcem nebo standardně od 2 mm a to na vzdálenost několika stovek mm. To již může být velmi užitečné. Pro mé aplikace by například mohly tyto snímače dobře posloužit pro boční detekci tenkých předmětů ležících na dopravním pásu, například malé pytlíčky vanilkového cukru, koření či rozpustných polévek a nápojů. Ty se obvykle při výšce (tloušťce) pytlíku jen několik milimetrů detekují na celistvém PVC či PU dopravním páse velmi složitě, protože seshora i z boku se od pásu velmi těžko rozeznávají.

Nutnost upevňovat zvlášť vysílač i přijímač zde však velmi usnadňuje provedení pouzdra, které má snímací čelo jako válcové provedení, ale elektrickou připojovací zadní část naopak jako kvádrové pouzdro. Stačí tedy například v bočnici dopravníku či v plechu konstrukce vyvrtat otvor 5 mm či rovnou udělat závit M4 a hned je možné snímač upevnit. Navíc je tělo průměrů 16 a délky 14 mm je celé z kovu s krytím IP67, tedy velmi odolné.

Mimochodem, upevnění přes závit M4 se používá i u opevnění tzv. vláknových snímačů, tedy čidel, kdy je vysílač a přijímač ve vzdálené "krabičce" a světlo je přenášeno na detekční místo optickými vlákny, a proto je lze tímto snímačem EX-30 přímo nahradit. Výrobce také tyto snímače EX-30 představuje jako plnou funkční, ale levnější náhradu vláknových snímačů, u nichž navíc řeší problémy spojené s optickými vlákny, jako jsou "křehkost vláken", "potřeba přídavného místa v důsledku obtížného ohýbání vláken", "nutnost použití ochranných trubiček pro ochranu před zlomením vlákna" apod.

Ovládání se provádí jen jedním tlačítkem: jeho stiskem se přepíná režim detekce "na světlo" / "na tmu" a otáčením pak snímací citlivost. Indikace LED diodami nesmí chybět.

Jinak z pohledu technika dat, je napájení klasicky stejnosměrným napětím 12 až 24 V a o detekci snímač informuje sepnutím výstupního spínacího tranzistoru NPN nebo PNP, podle zvoleného provedení. Zajímavostí je celé nastavení snímače, resp. přijímače jednocestného snímače, jen jedním tlačítkem, kde se jeho stiskem přepíná režim detekce "na tma" a "na světlo" a jeho otáčením pak ladí detekční citlivost. Zdrojem světla je červená LED dioda, tedy světelný paprsek je viditelný.

Zapojení elektrických výstupů snímačů (dle zvoleného typu NPN či PNP).

Základní parametry snímače EX-30

Závěr

Optické snímače Panasonic řady EX-30 představují zajímavé řešení nejen v oblasti optické detekce předmětů malých rozměrů, ale i při požadavku malé a nekomplikované zástavby do konstrukce dopravníku či stroje. Přitom ceny nejsou nijak extrémně vysoké. Například u společnosti OEM Automatic s.r.o. jsou nabízeny v cenovém rozpětí 1 700,- Kč (základní snímač EX-31) až 4 000,- Kč bez DPH (verze EX-33).