Jste zde

TEST - Difuzní válcový snímač Datalogic S50-PA5-C21

Antonín Vojáček, 6. Leden 2013 - 21:05

Dostal se mi do ruky difuzní "poloválcový" optický snímač od italské společnosti Datalogic vhodný pro běžné aplikace detekce předmětů na vzdálenost cca do 35 cm, který se vyznačuje kompaktními rozměry a díky upevňovacím otvorům i možnosti několika způsobů upevnění dle potřeby a možností aplikace. Prakticky jsem pak odzkoušel detekci různě barevných předmětů a schopnost potlačení detekce pozadí.

Základní popis snímače Datalogic S50-PA5-C21

Pod celým označením S50-PA5-C21 se skrývá difuzní optický detektor přiblížení předmětů pracující do vzdálenosti cca 35 cm, i když tato hodnota je velmi závislá na barvě a provedení povrchu detekovaného předmětu. Ostatně tak to u většiny běžných difuzních snímačů bývá a je nutno si na to obecně v praxi při použití difuzních snímačů dát velký pozor, protože v některých případech to může kompletně znehodnotit správnou funkci celého zařízení či systému.

Tento snímač jsem v úvodu označil jako "poloválcový", čímž jsem chtěl zkráceně vyjádřit, že sice pouzdro snímače vychází z válce o průměru 18 mm opatřeného metrickým závitem, ale zároveň má na dvou protilehlých místech "sražené" hrany na vnější rozměr 14 mm. Proč to výrobce tak provedl? Není to jen parádička, ale plně funkční a praktická záležitost. Lze použít jak klasické upevnění do kruhového otvoru v panelu či jiném držáku pomocí dvou přiložených matic nebo pomocí dvou průchozích otvorů uprostřed "sražených hran" a jejich rovným plochám lze snímač zároveň snadno přišroubovat k jakékoliv hladké ploše, tedy například stěně krytu zařízení, nosníku typu jekl či L profil apod. Lze tak v některých případech snadno ušetřit za speciální plastové či kovové držáky, které mohou tvořit i polovinu ceny samotného snímače. Ten lze v závislosti na prodejci, slevách, kurzu eura apod. pořídit již od cca 600,- Kč bez DPH, čímž je jedním z nejlevnějších na trhu.

Pro detekci tento konkrétní typ snímače využívá infračervené světlo o vlnové délce 880 nm, což však v případě difuzních optočidel bývá dost běžné s ohledem na snížení vlivu okolního viditelného světla a vlivu barvy detekovaných předmětů. Na druhou stranu neviditelnost stopky paprsku na předmětech může způsobovat problémy při ladění pozice snímače vůči detekovaným předmětům. Instalace a doladění tak často bývá časově náročnější. Proto se též nabízí i provedení s červeným viditelným světlem.

Vysílač i přijímač lze přímo zpozorovat při pohledu čelním čirým krytem. Ten zároveň slouží i jako čočka vysílače a přijímače a směruje odražený paprsek správně na citlivé místo přijímací fotodiody. Protože je čočka rozdělena na dvě části, vysílací a přijímací, což je při pohledu na ni jasně patrné, je nutné při detekci předmětů přicházející před snímače kolmo z jedné či druhé strany striktně dodržet mechanickou orientaci snímače. Jednoduše řečeno, viditelný předěl na čelní čočce musí být rovnoběžný s podložkou, po které předměty k snímači přicházejí, tedy tak, aby ze strany přicházející předmět k snímači současně protnul osu vysílače i přijímače.

Pouze tak lze zajistit opakovaně přesnou detekci ve stejném místě (pozici a čase) umístění (přiblížení) stejného předmětu. Pozor v praktických aplikacích, kde snímač například svým signálem spouští nějaký pozičně přesný úkon, jako například přesné nalepení etikety, může mít nedodržení tohoto správného natočení snímače za následek kolísání pozice etikety i v řádu několika milimetrů. Obecně vždy je vhodné se po této informaci "pídit" v manuálu daného difuzního čidla.

K elektrickému napojení snímače pak slouží 4pinový eurokonektor M12, kde najdete přívod napájení 10 až 30 VDC a zbylé dva vývody pak slouží jako spínané výstupy. Jeden jako spínací (NO) a druhý jako rozpínací (NC). Zároveň indikaci stavu snímače tradičně obstarávají dvě LED diody umístěné v průsvitném plastovém "okolí konektoru". Zelená značí stabilitu signálu, což je stav, kdy přijatá úroveň světla /signálu má rezervu větší než 30% od nastavené spínací úrovně, zatímco oranžová pak detekování předmětu. Tím současně indikuje i aktivaci spínaných výstupů. Nastavení spínací úrovně (detekce / citlivosti) se provádí prostřednictvím otočného potenciometru, který je však jen jednoduchý, tzv. otočný jen v rozsahu 270°. Pro přesné nastavení v složitější aplikaci je tak nutné mít dost "přesnou ruku".

Připojovací konektor snímače Datalogic S50-PA5-C21. Popis zapojení je uveden i přímo na pouzdře, což je praktické.

Praktické poznatky z testování snímače

Se snímačem jsem si několik hodin "hrál", přičemž jsem provedl i otestování jeho max. detekční vzdálenosti a vlivu barvy detekovaného předmětu na snímací dosah i spolehlivost detekce. Nejdříve jsem nastavil na snímači maximální citlivost, tedy otočil potenciometrem po směru hodinových ručiček až na doraz a zjišťoval na jakou největší vzdálenost byl snímač ještě schopen detekovat předměty různé barvy a kvality povrchu.

Tabulka detekčních vzdáleností snímače Datalogic S50-PA5-C21.

Dalším testem byla schopnost potlačení pozadí při detekci povrchů různé barvy. Zde jsem testoval schopnost detekce přítomnosti / nepřítomnosti různě barvených a průhledných předmětů umístěných před různě barevnou podložku a měřil, jak minimálně musí být vzdáleny detekované předměty od podložky a jak minimálně musí být vzdálen snímač, aby bylo možné s nějakým (nejvhodnějším) nastavením snímače je ještě spolehlivě rozlišit.

Tabulky možných mezních nastavení snímače z pohledu schopnosti detekce různě barevných předmětů umístěných před různě barevné pozadí (schopnost potlačení pozadí při detekci předmětů různých barev).

Základní parametry (dle výrobce):

S50-PA5-C21= axiální difuzní provedení
Jmenovitý snímací dosah: 0 až 35 cm
Snímací světlo: infračervené 880 nm
Odolnost proti okolnímu světlu: dle normy EN 60947-5-2
Výstupy:
- Dva oddělené tranzistorové výstupy NO a NC; PNP nebo NPN (ochrana proti zkratu)
- Maximální zatížení: max. 100 mA
- Odezva: 0,5 ms
- Spínací frekvence: max. 1 kHz
Indikace: stabilita přijímaného signálu (zelená LED), detekce (oranžová LED)
Nastavení citlivosti: potenciometrem
Provozní teplota: -25 až 55 °C (skladovací -25 až 70 °C)
Napájecí napětí: 10 … 30 Vdc (zvlnění max.: 2 Vpp)
Spotřeba: max. 35 mA (bez zatížení výstupu)
Připojovací konektor: 4pinový eurokonektor M12
Rozměry pouzdra: M18 x 82 mm
Materiál pouzdra: plast PBT
Materiál čočky: plast PMMA
Krytí: IP67

Rozměry snímače Datalogic S50-PA5-C21.

Závěr

Obecně difuzní optické snímače jsou výhodné pro aplikace a místa, kde je nevhodné, obtížné nebo dokonce nemožné instalovat odrazné zrcátko pro použití reflexních optozávor, ale tato výhoda je vždy vyvážena mnohonásobně kratším detekčním dosahem, který je navíc odlišný pro různá provedení povrchů detekovaných předmětů, co se barvy a lesku týče. Proto je vždy před použitím tohoto typu dobře zvážit tyto vlivy, zvláště pokud detekované předměty budou mít různou strukturu či obal. Pak je v mnoha případech velmi obtížné snímač vhodně univerzálně nastavit. Naopak pokud se detekují neustále stejné nebo velmi obalově podobné produkty na krátké vzdálenosti do několika desítek centimetrů, je difuzní snímač vhodný.

Zde zkoušený snímač představuje z pohledu detekčních schopnosti a dosahu takový obecný standard napříč různými výrobci. Snímací dosah do cca 30 cm je docela běžný, zatímco snímače s dosahem přes 50 cm již jsou speciálnější. Zde u Datalogicu je hlavně největší výhodou provedení pouzdra s otvory pro přímé přišroubování na rám či "plocháč" a pak také nízká pořizovací cena a to přesto, že jsou snímače vyráběny přímo v Itálii a ne např. v Číně (jako např. v případě snímačů Omron).