Snímač co by se za nehet vešel. To bylo první, co mě napadlo, když jsem vzal do ruky vskutku extrémně miniaturní optozávoru Panasonic řady EX-Z. Skoro jsem se bál to vzít do prstů, abych to poškodil. Na bližší prohlídku provedení snímače je skoro nutné si vzít lupu. Tak je ve skutečnosti malinký. Proto jsem ve většině případech na svých fotografiích ke snímači něco přiložil, aby bylo možné si udělat hned snadný přehled. Pojďme ale od začátku a představme si snímač Panasonic EX-Z v konkrétní verzi 13FB-P podrobněji...

Miniaturní snímač Panasonic EX-Z13FB-P

Miniaturní snímače Panasonic řady EX-Z představují mimo vláknových senzorů jednu z nejmenších dostupných možností, jak realizovat klasickou optozávoru v průmyslovém zařízení. Výrobce se dokonce chlubí, že s hloubkou pouze 3 mm je aktuálně nejtenčím senzoru na světě. Toho bylo dosaženo využitím nové polovodičové technologie, kde vestavěný zesilovač šetří instalační prostor. Nicméně je nutné upozornit, že toto miniaturní provedení je dostupné pouze v provedení jednocestné optozávory, tedy s odděleným vysílačem a přijímačem.

Velikost pouzdra je buď 8x14x3 mm u provedení s čelním vysíláním / příjmem paprsku (označené jako EX-ZxxFx) nebo o malinko širší 5,5x15,9x6,5 mm u provedení s bočním vyzařováním / umístěním štěrbiny (značené jako EX-Zxxx). Takto miniaturní provedení s integrovaným zesilovačem umožňuje instalaci snímačů v úzkém prostoru i tam, kde ještě nedávno mohla být umístěna pouze snímací hlavice. Krytí pouzdra IP67 pak zaručuje zcela bezproblémový provoz i v prostředí s častým umýváním hadicí. Nicméně před provozem je nutné vysílač i přijímač vysušit, protože kapka vody přítomná na štěrbině vysílače či přijímače může způsobovat chybnou funkci / chybnou detekci.

Příklad použití snímačů Panasonic EX-Z.

V mém případě pro testování se mi do ruky konkrétně dostalo provedení EX-Z13FB-P, které se konkrétně vyznačuje z celé řady EX-Z největším dosahem 500 mm při možnosti detekovat neprůhledné objekty již od Ø 1,0 mm.

V prodeji jsou pak ještě verze 11 a 12, které se vyznačují dosahem 50 mm a 200 mm a detekcí ještě menších objektů již od Ø 0,3 mm a Ø 0,5 mm.

Písmeno "F" v označení "EX-Z13FB-P" pak definuje provedení vysílací i přijímací části tzv. "na šířku" s umístěním vyzařovací/přijímací štěrbiny na širší straně snímače (výrobce to označuje jako čelo), čímž snímač dosahuje již výše zmíněné minimální tloušťky 3 mm. Štěrbina přitom nemá průměr menší než 1 mm a okem v lesklém kovovém krytu hůře postřehnutelná. Stejně tak je kovová i zadní strana snímače, která dvěma upevňovacími otvory slouží pro přišroubování k podložce (šroubky jsou součástí balení snímače). Zbytek snímače je černý plastový, ze kterého na jedné straně vychází tenký připojovací 2 m dlouhý kablík a na druhé v případě přijímací hlavice indikační LED. Na vysílací hlavici naleznete dvoužilový kablík pro přivedení napájecího napětí 12-24 VDC, na přijímací hlavici třížilový kablík opět pro napájení 12-24 VDC plus navíc i spínaný výstup PNP tranzistoru, reagující v tomto případě zaclonění paprsku (tzv. "na tmu"). Tuto verzi indikuje právě kombinace písmen "B-P" v označení "EX-Z13FB-P", zatímco například verze v označení "EX-Z13FB" má výstup NPN při spínání "na tmu". Verze "EX-Z13FA" je opět s NPN výstupem, ale pro spínání tzv. "na světlo". Indikační LED přijímače pak tvoří pod společným červeným sklíčkem zelená a oranžová SMD LEDky, kde zelená signalizuje stabilní příjem signálu z vysílače a oranžová pak detekci, tj. v mém případě zaclonění paprsku.

Rozbíhavost paprsku vysílače a zapojení přijímače snímače Panasonic EX-Z13FBD-P.

Postřehy z praktického zkoušení

Jak se snímačem EX-Z13FB-P pracuje reálně? Jak je pouzdro malinkaté, prakticky ve většině případů jsem spontálně s vysílačem i přijímačem manipuloval / přenášel za jejich kablíky. Je totiž prakticky docela obtížné je z hladké podložky sebrat chycením za pouzdro. Vzhledem k 15-gramové hmotnosti pouzdra vysílače i přijímače však není nutné mít obavy, že by to na něj mělo nějaké mechanické následky. Jeho upevnění v pouzdrech se zdá velmi pevné a odolné a předpokládám, že výrobce tuto manipulaci asi i předpokládal. Práce se snímači Panasonic EX-Z tak spíše připomíná práci s elektronickými součástkami, než s běžnými průmyslovými snímači.

Zajímavá a praktické vychytávka je odlišení vysílače a přijímače na první pohled vnější barvou připojovaícho kablíku: vysílač jej má světle šedý, zatímco přijímač jej má zcela černý. Samozřejmě před zapojením je odlišuje i počet vodičů, ale po zapojení již to nemusí být hned zjevné. Vysílač i přijímač sice mají na kovovém čele pod štěrbinou vždy vylaserované miniaturní označení typu, kde písmeno "E" definuje vysílač (emitter) a "D" přijímač (detector), ale přečíst to po namontování může být velmi obtížné.

Z pohledu provozního dosahu jsem u svého testovacího kusu dosáhl plnou bezproblémovou funkci i při vzdálenosti vysílače a přijímače až 750 mm. Při pečlivém nastavování vzájemné pozice vysílače a přijímače lze dosáhnout i dosahu 800 mm, ale při této vzdálenosti již zelená LED udávající stabilitu signálu občas poblikne, tudíž je to již opravdu hraniční hodnota a trvale provozně nevhodná pozice. Nicméně i 700 mm je výrazně více než udává výrobce. Nicméně výrobci se obvykle "sichrují" pro výrobní tolerance a jako max. dosah obvykle uvádějí vždy dosažitelnou hodnotu. Také je nutné napsat, že ve vzdálenostech do 500 mm je nastavení velmi jednoduché a vysílač a přijímač nemusí být ani zcela v zákrytu či vzájemně zcela paralelně natočeni, aby vše bez problému fungovalo. Takže sladění vysílače a přijímače bylo zde v mém případě v řádu desítek sekund. Není tedy nutné se nijak obávat, že malá odchylka ve vrtání děr pro upevnění by způsobila nefunkčnost snímače. Při vzdálenosti 600 a více je již nutné poměrně přesně "vyladit" pozici přijímače k vysílači, hlavně vzájemnou kolmost obou čel, resp. štěrbin.

Testovací přípravek pro zjištění max. dosahu snímače Panasonic EX-Z13FB-P (vlevo vysílač - vpraco přijímač).

 Standardní nastavení vysílače a přijímače proti sobě tedy není obtížné, jak to na první pohled může vypadat. Jde jen o to je na sobě pozičně "namířit". Snímače nemá žádné ovládací prvky. Nejlepší je možná v prvním kroku jen zkusmo najít funkční polohu upevněním vysílače a přijímače k podložce dočasně například oboustrannou páskou a až pak si naznačit otvory pro šroubky M2 a provést jejich vyvrtání.

Parametry snímače Panasonic EX-Z 13FB-P (dle informací výrobce):

• Optoelektrická jednocestná závora (tj. oddělený vysílač a přijímač)
• Dosah (dle výrobce): max. 500 mm vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem
• Minimální snímaný objekt: Ø 1,0 mm neprůhledný objekt (objekt úplně přeruší paprsek)
• Opakovatelnost (kolmo na osu snímání): 0,05 mm nebo méně
• Vysílač: červená LED - vlnová délka: 680 nm, světlo modulováno
• Výstup:
  • spínaný tranzistorový PNP s otevřeným kolektorem,
  • max. zatížení 20 mA,
  • ochrana proti zkratu.
• Čas odezvy: 0,5 ms nebo méně
• Napájecí napětí: 12 až 24V DC ± 10% zvlnění PP 10% nebo méně
• El. spotřeba: vysílač 10 mA nebo méně /  přijímač 10 mA nebo méně
• Připojovací kabel: 0,1 mm² 3-žilový (vysílač: 2-žilový), flexibilní, délka 2 m
• Indikátory:
  • Indikátor detekce: oranžová LED (svítí, když snímací výstup je ON)
  • Indikátor stability: zelená LED
• Provozní teplota: -10 Až + 55 ° C (bez kondenzace nebo námrazy)
• Odolnost proti vibracím: frekvence 10 až 500 Hz, amplituda 3 mm v ose X, Y a Z po dobu 2 hodin
• Rozměry: 8x14x3 mm (verze  EX-ZxxFx) / 5,5x15,9x6,5 mm (verze EX-Zxxx)
• Hmotnost (vysílač/přijímač): cca 15 g
• Krytí: IP67

Prezentační video o snímačích EX-Z

Závěr

Využití několik milimetrů "velkých" optických snímačů Panasonic EX-Z je ideální ve všech stísněných prostorech nebo při detekci velmi malých předmětů na krátké vzdálenosti. Max. dosah je prakticky hlavní limit použití. Lze jimi tak částečně nahradit laserové optozávory, které se využívají primárně právě tam, kde je nutná detekce velmi úzkých předmětů. Laserové snímače však obvykle mají výrazně větší rozměry pouzder, ale na druhou stranu často nabízejí dosah i několik metrů či desítek metrů při stále úzkém paprsku (výhoda laseru je právě málo rozbíhavý paprsek světla). Nejde tak čistě o přímé konkurenty na trhu, protože u snímače Panasonic EX-Z se detekce malých předmětů dosahuje ne úzkým paprskem, ale malou stěrbinou na straně přijímače, takže zbytek kuželově rozptýleného světla se neuplatní.

Odkazy:

• Přímý odkaz na web výrobce o snímačích EX-Z: https://www.panasonic-electric-works.com/cz/fotoelektricke-senzory-ex-z.htm