Sensori fotoelettrici

Sensori
fotoelettrici
PH
Principi base di funzionamento
LA LUCE
La luce visibile è una radiazione elettromagnetica con
lunghezza d'onda compresa tra 390 e 770 nm. La luce è
percepita come bianca se composta in ugual misura da tutte le
componenti dello spettro visibile; appare colorata quando esiste
predominanza di un campo di lunghezza d'onda specifico. Nei
sensori fotoelettrici si utilizzano principalmente sorgenti allo
stato solido denominati LED (Light Emitting Diode), oggi
disponibili con emissione in ogni colore ed a luce bianca, così come nell’infrarosso (oltre i 770 nm) e nell’ultravioletto (sotto i 390 nm).
Trasmissione, Assorbimento, Riflessione
Quando la luce incide su un oggetto, si verificano sempre e contemporaneamente tre fenomeni:
Riflessione (r), Assorbimento (a) e Trasmissione (t), in rapporti diversi a seconda di materiale,
superficie, spessore o colore dell’oggetto che può pertanto essere rilevato o riconosciuto per mezzo di
un sensore fotoelettrico.
IL SENSORE FOTOELETTRICO
Un sensore fotoelettrico, detto anche optoelettronico o più tradizionalmente fotocellula, è generalmente costituito dai seguenti elementi:
a) un fotoemettitore, che converte un segnale elettrico modulato in impulsi di
energia luminosa;
b) un sistema ottico, che direziona il fascio di luce emessa;
c) un fotoricevitore, che converte l'energia luminosa ricevuta in un segnale elettrico;
d) un demodulatore-amplificatore, che estrae ed amplifica la parte di segnale
effettivamente dovuta all'emettitore di luce modulata;
e) un comparatore, che confronta il segnale ricevuto con una soglia di
commutazione;
f) una uscita di potenza, a transistor o relè, che comanda un attuatore o
direttamente il carico.
SENSORI FOTOELETTRICI UNIVERSALI
Si definiscono ‘Universali’ tutti i sensori fotoelettrici con funzioni ottiche base, che possono essere utilizzati per comuni impieghi di rilevazione
di presenza di oggetti, in un campo di applicazioni estremamente vasto e differenziato. Le funzioni ottiche base sono lo sbarramento a
proiettore-ricevitore, lo sbarramento a retroriflessione ed il tasteggio. Le varie serie di sensori universali si differenziano principalmente per la
forma e le dimensioni del contenitore, da cui derivano differenti prestazioni, come ad esempio la distanza operativa.
Vedere serie ET3, S2, S3, S5, S6, S10, S12M, S18, S20, S30, S40, S41, SDS10, SDS5, SL5, TEN.
Sbarramento a proiettore-ricevitore
Nei
sensori
fotoelettrici
con
questa
funzione,
il
proiettore
(emettitore di luce) ed il ricevitore sono posti entro due distinti contenitori che
vengono montati uno di fronte all'altro. Il fascio di luce emesso dal proiettore
colpisce direttamente il ricevitore; un oggetto viene rilevato quando interrompe il percorso
ottico. Questo sistema consente grandi differenze di segnale (tra quando la luce colpisce
direttamente il ricevitore e quando un oggetto interrompe il fascio), per cui si ottengono la
maggiore intensità di luce ricevuta e pertanto le maggiori distanze operative, che possono
raggiungere i 50 metri. E' possibile inoltre il funzionamento in condizioni ambientali critiche,
come in presenza di sporco o polvere. Lo svantaggio consiste principalmente nella necessità
di dover collegare due diverse unità proiettore e ricevitore distanti tra loro. Uno sbarramento
a proiettore-ricevitore funziona tipicamente in modo operativo buio: l'uscita si attiva quando
un oggetto interrompe il fascio di luce tra proiettore e ricevitore.
Vedere modelli con codice funzione ottica _F_ per ricevitore e _G_ per proiettore.
Sbarramento a proiettore-ricevitore in modo operativo BUIO
Sbarramento a retroriflessione
Nei sensori fotoelettrici con funzione ottica di sbarramento a retroriflessione,
l'emettitore ed il ricevitore sono presenti all'interno dello stesso contenitore. Il
fascio di luce emesso viene riflesso sul ricevitore da un riflettore prismatico: un
oggetto viene rilevato quando intercetta il percorso ottico. Rispetto al sistema a proiettorericevitore si riduce la differenza di segnale (tra quando la luce è riflessa liberamente dal
riflettore e quando un oggetto intercetta il fascio), per cui si riduce anche l’intensità di luce
ricevuta e pertanto le distanze operative che possono raggiungere 12 metri.
Uno sbarramento a retro-riflessione funziona tipicamente in modo operativo buio: l'uscita si
attiva quando un oggetto intercetta il fascio di luce tra sensore e riflettore.
Vedere modelli con codice funzione ottica _A_.
Sbarramento a retroriflessione in modo operativo BUIO
Riflettore prismatico
Il riflettore prismatico ha la caratteristica di riflettere parallelamente la luce incidente.
Riflessione con
riflettore prismatico
Riflessione con superficie
piana riflettente
Il suo coefficiente di riflessione risulta superiore a quello di qualsiasi altro oggetto, per
angoli inferiori ai 15° circa. Generalmente la distanza operativa di uno sbarramento a
retroriflessione aumenta in proporzione alle dimensioni del riflettore. Il riflettore ha la
proprietà di ruotare di 90° il piano di polarizzazione della luce incidente.
Vedere riflettori serie R.
Sbarramento polarizzato
In caso di rilevazione critica di oggetti con superficie molto riflettente, ad
esempio metallo lucido o vetro a specchio, si deve utilizzare uno sbarramento
a retroriflessione nella versione dotata di filtri polarizzatori. Nello sbarramento
polarizzato la luce di emissione viene polarizzata sul piano verticale, la ricezione può
avvenire solamente attraverso un filtro polarizzato sul piano orizzontale. In questo modo
viene ricevuta solo la luce riflessa dal riflettore prismatico, che per sua natura ruota il piano
della luce di 90°, mentre la luce riflessa dall'oggetto riflettente, che mantiene inalterato il
piano di polarizzazione, viene bloccata dal filtro presente sul ricevitore.
Vedere modelli con codice funzione ottica _B_.
Sbarramento polarizzato in modo operativo BUIO
Sbarramento per trasparenti
Per la rilevazione di oggetti trasparenti, come ad esempio bottiglie in PET o fogli
in Mylar, si utilizza una particolare versione di sbarramento a retroriflessione a
bassa isteresi, in grado di rilevare piccole differenze di segnale dovute alla lieve
attenuazione che subisce la luce quando attraversa il mezzo trasparente.
Vedere modelli con codice funzione ottica _T_.
Sbarramento per trasparenti in modo operativo BUIO
Principi base di funzionamento
Tasteggio diffuso
Anche nei sensori fotoelettrici con funzione ottica di tasteggio sia l'emettitore
che il ricevitore sono presenti all'interno dello stesso contenitore; il fascio di
luce emesso viene riflesso sul ricevitore direttamente dall'oggetto che viene in
questo modo rilevato senza che sia necessario il montaggio di un riflettore prismatico.
I sensori a tasteggio rappresentano pertanto la soluzione più economica e rapida per il
montaggio; tuttavia, ricevendo segnali più deboli rispetto ai sensori a sbarramento, si
riducono notevolmente l’Excess Gain e la distanza operativa, che raggiunge i 2 metri e
diventa dipendente dal grado di riflessione dell'oggetto.
Un tasteggio funziona tipicamente in modo operativo luce: l'uscita si attiva quando un
oggetto entra nell'area di rilevazione e riflette la luce emessa dal sensore.
Vedere modelli con codice funzione ottica _C_ (lunga distanza) e _K_ (corta distanza).
Tasteggio diffuso in modo operativo LUCE
Tasteggio a soppressione di sfondo
Il tasteggio a soppressione di sfondo permette di fissare in modo molto
preciso la massima distanza di rilevazione. La regolazione della distanza
operativa non è infatti basata sulla sensibilità del ricevitore, ma avviene per
triangolazione ottica, per via meccanica agendo sull'angolazione delle lenti o dei
fotoelementi, oppure per via elettronica utilizzando sistemi di ricezione a PSD (PositionSensitive Detectors). In questo modo la rilevazione di un oggetto risulta indipendente da
qualsiasi altro oggetto più lontano (o sfondo) che viene così soppresso. Inoltre, non essendo
la regolazione basata sulla sensibilità del ricevitore, qualsiasi oggetto può essere rilevato alla
stessa distanza indipendentemente dal suo colore.
Vedere modelli con codice funzione ottica _D_ (tasteggio focalizzato) e _M_(soppressione di sfondo).
Tasteggio a soppressione di sfondo in modo operativo LUCE
Tasteggio a soppressione di primo piano e di sfondo
Il tasteggio a soppressione di primo piano e di sfondo permette di fissare in
modo molto preciso la minima e la massima distanza di rilevazione. In questo
modo la rilevazione di un oggetto avviene solo all'interno di una determinata
area, eliminando la possibile interferenza di oggetti più vicini (primo piano) o più lontani
(sfondo). E' così possibile sopprimere la rilevazione del bordo di un contenitore o del suo
fondo, rilevando solamente la presenza di oggetti al suo interno. Diversamente è possibile
impostare il sensore per rilevare il piano di un nastro trasportatore, utilizzando poi l'uscita
normalmente chiusa per rilevare gli oggetti in primo piano, senza rischi di false commutazioni
anche in caso di superfici molto riflettenti e ondulate.
Vedere modelli con codice funzione ottica _N_.
Tasteggio a soppressione di primo piano e di sfondo
in modo operativo LUCE
SENSORI FOTOELETTRICI APPLICATIVI
Si definiscono ‘Applicativi’ tutti i sensori fotoelettrici che, per particolari costruttivi o per la spinta specializzazione della funzione ottica,
trovano impiego solamente in alcune specifiche applicazioni.
Sensori a forcella
Il sensore a forcella è una particolare versione dello sbarramento a proiettorericevitore, in cui l'emettitore e il ricevitore si trovano contrapposti sui lati interni
di uno stesso contenitore a forma di U; ogni oggetto che attraversa l'incavo
interno e intercetta il raggio di luce viene rilevato. Data la particolarità costruttiva, i sensori a
forcella sono limitati ad applicazioni su distanze operative di qualche centimetro. Le
applicazioni tipiche dei sensori a forcella sono la rilevazione di fori o denti su rotelle e
ingranaggi, la rilevazione di etichette su supporti sottili, oppure il controllo di guida-bordo e di
continuità di fogli e nastri. L'emissione è generalmente a luce infrarossa, ma sono disponibili
anche versioni ad emissione visibile rossa o verde, con cui è possibile rilevare riferimenti,
come tacche di registro, per contrasto di colore su superfici traslucide.
Sensore a forcella
Vedere sensori a forcella serie SR21, SR25, SR31.
Sensori di contrasto
I sensori di contrasto (definiti anche lettori di tacche colorate, in base
all'applicazione più diffusa) hanno una funzione di tasteggio; ma, invece di
rilevare solamente la presenza o l'assenza di un oggetto, sono in grado di
distinguere due superfici in base al contrasto dato dal diverso grado di riflessione. In questo
modo una tacca di riferimento scura (poco riflettente) può essere rilevata per contrasto su
uno sfondo più chiaro (molto riflettente), o viceversa. Nel caso di superfici colorate il
contrasto viene esaltato utilizzando LED con
emissione di luce colorata, tipicamente rossa o
COLORE
TACCA
Rosso
Arancione
Giallo
Verde
Blu
Viola
Marrone
Nero
Grigio
Bianco
LED
Rosso
No
Basso
Basso
Alto
Alto
Medio
Basso
Alto
Medio
No
LED
Verde
Medio
Medio
Basso
No
Medio
Alto
Medio
Alto
Medio
No
LED
Bianco
Medio
Medio
Medio
Medio
Alto
Alto
Alto
Alto
Medio
Possibile
Contrasto ottenibile su sfondo bianco
verde selezionabile. Per impieghi generali si utilizza invece l'emissione a luce bianca che, per
l'ampiezza dello spettro, consente di operare sulla maggior parte dei contrasti. L'emissione a luce
bianca è ottenuta con lampade, oppure con LED nei sensori più recenti che permettono di rilevare
anche i contrasti impercettibili dovuti a diversi trattamenti superficiali dello stesso materiale e colore. I
sensori di contrasto sono principalmente utilizzati nelle macchine automatiche per il confezionamento,
nella rilevazione delle tacche di registro che sincronizzano tutte le varie operazioni di piegatura, taglio,
saldatura, ecc.
Vedere sensori di contrasto serie TL10, TL80, TLµ, TEN-2/5 e modelli standard con codice _W_.
Sensori di luminescenza
Si definisce ‘luminescenza’ l'emissione di luce visibile dovuta all'assorbimento
di energia, sotto forma di radiazione elettromagnetica, da parte di sostanze
fluorescenti o fosforescenti. Nei sensori di luminescenza si sfrutta la proprietà
dei materiali fluorescenti di assorbire energia dalla luce ultravioletta emessa dal sensore, che
viene così riflessa con una lunghezza d'onda maggiore (energia minore) dalla superficie
fluorescente, entrando nello spettro della luce visibile. L'emissione di luce ultravioletta è
ottenuta da speciali lampade, o da LED nei sensori più recenti. L'emissione U.V. è modulata
e la ricezione di luce visibile è sincrona; in questo modo si ottiene la massima immunità a
interferenze esterne, come a riflessioni dovute a superfici molto riflettenti e si possono
rilevare riscontri fluorescenti altrimenti invisibili a occhio nudo. I sensori di luminescenza
sono usati in vari settori industriali: farmaceutico e cosmetico per rilevare etichette su vetri o
specchi; ceramico per la selezione di piastrelle marcate con segni fluorescenti;
Sensore di luminescenza
confezionamento automatico per rilevare carta o collanti fluorescenti; tessile per individuare
le guide di taglio e cucitura; meccanico per verificare vernici o lubrificanti fluorescenti. Vedere sensori di luminescenza serie LDµ.
Principi base di funzionamento
Sensori di colore
Il colore di un oggetto illuminato dipende dalle componenti di colore della luce
incidente che vengono riflesse, sottraendo quelle che sono invece assorbite. Il
colore dominante si definisce ‘tinta’, e dipende dalla lunghezza d'onda della
luce riflessa; mentre la ‘saturazione’ indica la percentuale di purezza rispetto al bianco che
rappresenta lo 0%. La tinta e la saturazione definiscono insieme la ‘cromaticità’, o
‘crominanza’. I sensori di colore, o cromatici, hanno una funzione di tasteggio con tripla
emissione di luce, generalmente a LED RGB. Il colore di un oggetto viene identificato in
base ai diversi coefficienti di riflessione che si ottengono con le emissioni di luce rossa (Red),
verde (Green), e blu (Blue). Semplificando, un giallo può essere identificato dalla riflessione
R=50% G=50% B=0%; un arancione da R=75% G=25% B=0%; un rosa da R=50% G=0%
B=0%; ma le combinazioni sono in pratica infinite. I sensori di colore lavorano solamente sui
rapporti di riflessione e non sono influenzati dall'intensità della luce, definita altrimenti
Sensore di colore
‘brillantezza’ o ‘luminanza’. Le applicazioni sono estremamente diffuse in tutti i settori e
vanno dai controlli di qualità e di lavorazione alla movimentazione automatica, per l'identificazione, l'orientamento e la selezione di oggetti in
base al colore. Vedere sensori di colore serie TEC.
Sensori a fibra ottica
Tutte le funzioni ottiche universali base di sbarramento e tasteggio, così come tutte le unzioni applicative, dalla rilevazione di contrasto e
luminescenza al riconoscimento del colore, sono ottenibili anche con sensori a fibra ottica. Le fibre ottiche possono essere considerate come
cavi che trasportano la luce e sono utilizzate per dislocare l'ottica del sensore in spazi ridotti, oppure per la rilevazione di oggetti molto piccoli.
Una fibra ottica è costituita da un nucleo cilindrico in vetro oppure in plastica, circondato da un mantello in Teflon o Silicio. La differenza tra
l'indice di rifrazione del nucleo e quello del mantello permette alla luce di essere diffusa in modo guidato all'interno della fibra. Il mantello è a
sua volta circondato da una guaina, in plastica o metallo, che ha esclusivamente una funzione di protezione meccanica. Le fibre con nucleo in
vetro e guaina in metallo sono limitate ad impieghi ad alta temperatura, o con particolari vincoli meccanici. Le più diffuse in tutte le applicazione
sono le fibre in plastica che permettono una notevole adattabilità. Le fibre ottiche in plastica hanno un diametro esterno ormai standardizzato in
2,2 mm e terminano generalmente con un terminale metallico cilindrico filettato per il fissaggio meccanico. Le lunghezze delle fibre sono
tipicamente 1 e 2 metri; oltre i 5 metri la riduzione delle prestazioni può essere significativa. Le fibre ottiche in plastica si possono accorciare
con un apposito utensile taglia-fibra, utilizzabile però per un numero limitato di volte; infatti, tagliando la fibra con una lama non affilata, oppure
non perpendicolare, si può avere un consistente calo della distanza operativa. Le fibre ottiche di plastica sono disponibili anche nelle versioni
per alta temperatura, ad elevata flessibilità o alta efficienza.
Vedere fibre ottiche serie OF; sensori universali serie S3, S5, ET3 con funzione ottica _E_; sensori a fibra serie TEN; sensori di contrasto serie
TL80, TLµ, TEN; sensori di luminescenza serie LDµ; sensori di colore serie TEC.
Fibre proiettore - ricevitore
Fibre tasteggio
Sensori ad emissione LASER
Il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) è un dispositivo elettronico, come ad esempio un diodo, che
converte una fonte di energia in un fascio di luce estremamente sottile e concentrato, necessario per la rilevazione di
oggetti molto piccoli, oppure per raggiungere elevate distanze operative. Per quanto riguarda la pericolosità dell'emissione
LASER, secondo le Normative Europee EN 60825-1, la classe 1 indica che il dispositivo non può in nessun caso arrecare danni a persone;
mentre per la classe 2 la protezione è dovuta alla naturale reazione dell'occhio in caso di esposizione accidentale, per cui sono necessarie
precauzioni per evitare l'esposizione prolungata.
Vedere sensori ad emissione LASER serie SL5.
Il sistema AS-Interface
L'AS-Interface (Actuator Sensor Interface) è un sistema di collegamento che consente di estendere a livello di campo (Fieldbus)
il controllo integrato dei processi di automazione.
E' possibile collegare fino a 31 sensori e/o attuatori Slave ad un Master in grado di interfacciarsi a livello superiore con PC, PLC,
altri Master, oppure con Gateway verso diversi sistemi, come ad esempio Profibus. Il tempo di ciclo necessario per il controllo di 31 Slave è di 5
ms.; la lunghezza massima della linea senza ripetitori è di 100 metri. Tutti gli elementi del sistema AS-Interface sono collegati con un singolo
cavo bipolare che trasporta sia l'alimentazione, a circa 24 Vcc, che i segnali di comunicazione trasmessi in modo seriale e modulati con impulsi
sinusoidali. Oltre alla possibilità di controllare i sensori e gli attuatori in modo rapido e sicuro, il sistema AS-Interface consente una notevole
riduzione dei costi e dei tempi di collegamento. Il sistema AS-Interface trova applicazione nei processi di automazione controllati da PC o da
PLC, nelle macchine automatiche che utilizzano numerosi sensori e negli impianti distribuiti su aree estese. Per il collegamento diretto al
sistema AS-Interface, sono disponibili i sensori contenenti il circuito Slave. Il "profilo S-1.1", che identifica il tipo di Slave, significa che i sensori
inviano al Master i dati di uscita relativi alla rilevazione dell'oggetto, mentre
possono ricevere dal Master altri parametri di controllo, come ad esempio
la selezione del modo operativo. All'accensione il Master interroga tutti gli
Slave collegati e ne memorizza l'indirizzo e il profilo. Tutti i sensori e gli
attuatori con AS-Interface Slave integrato sono infatti contraddistinti da un
indirizzo (Address) e da un profilo (Profile), che sono memorizzati in una
eeprom prima del collegamento alla rete. Con le informazioni relative
all'indirizzo e al profilo di ogni Slave, il Master è in grado di riconoscere e
di gestire tutti i sensori e gli attuatori, rilevando eventuali errori di
comunicazione, collegamento o difettosità. In seguito, durante il normale
funzionamento della rete AS-Interface, il Master si collega ciclicamente
con tutti gli Slave, ricevendo i dati d'uscita on/off dei sensori e
comandando l'attivazione o la disattivazione degli attuatori.
Un singolo cavo bipolare trasporta sia l'alimentazione che i segnali di
comunicazione a tutti gli elementi AS-Interface; inoltre, la variazione sinusoidale del segnale, consente un'elevata
velocità di trasmissione dei dati, mantenendo un ridotto livello di interferenza elettromagnetica. Per il collegamento
fisico tra gli elementi del sistema AS-Interface può essere utilizzato un semplice cavo non schermato a due
conduttori con sezione 1,5 mm2, uno di colore marrone per il polo positivo e uno blu per il polo negativo. Tuttavia è
preferibile l'utilizzo di un cavo bipolare
Cavo AS-Interface
profilato (AS-Interface Cable), che si
distingue per il colore giallo della guaina esterna e per la particolare
sezione trasversale. La particolare forma del cavo AS-Interface ne
consente il rapido inserimento in appositi moduli di connessione, costruiti
in modo da prevenire l'inversione di polarità. Il collegamento elettrico tra il
cavo AS-Interface e i moduli di connessione avviene tramite puntali che
perforano l'isolante dei conduttori, non è quindi necessario tagliare il cavo
o utilizzare morsettiere. Con il sistema AS-Interface è permessa qualsiasi
configurazione fisica di rete che non sia ad anello. Risulta così possibile
adattare la rete alla conformazione della macchina o dell'impianto,
realizzando configurazioni lineari (line), ad albero (tree), oppure a stella
(star), senza alcuna necessità di resistenze di terminazione.
Vedere sensori serie S6 e S30 con suffisso -ASI.
NORMATIVE DI RIFERIMENTO
Tutti i prodotti I.E.S. SpA con marchio CE sono conformi alle Direttive Europee sulla Compatibilità Elettromagnetica (EMC 89/336 e successive 92/31 e 93/68) e
Bassa Tensione (LVD 73/23 e successiva 93/68) e alle relative Normative Europee applicabili per l'uso in ambiente industriale.
I Sensori Fotoelettrici fanno riferimento alla Normativa Europea EN 60947 per Apparecchiature a Bassa Tensione; Parte 1: Regole Generali; Parte 5: Dispositivi di
Controllo e Commutazione, Sez. 2: Sensori di Prossimità.
NB: questi sensori fotoelettrici non sono adatti come componenti di sicurezza con riferimento alla Direttiva Macchine 89/392/EEC e successivi emendamenti 91/368/EEC e 93/44/EEC; per i sensori fotoelettrici di sicurezza si
rimanda alla sezione ‘Dispositivi per la Sicurezza’.
Termini tecnici
Allineamento
Excess Gain
Posizionamento del ricevitore sull'asse ottico del proiettore;
L'Excess Gain esprime il rapporto tra la luce effettivamente
oppure del riflettore sull'asse ottico del sensore a retro-riflessione;
ricevuta dal sensore e la luce necessaria per commutare l'uscita
oppure dell'oggetto da rilevare sull'asse ottico del sensore a
del sensore. Come condizione di stabilità si considera un valore
tasteggio. L'allineamento è particolarmente importante anche nei
maggiore o uguale a 2. L'Excess Gain è inversamente
sistemi a fibra ottica.
proporzionale al quadrato della distanza operativa; ad esempio,
riducendo la distanza da un valore massimo di 5 metri ad 1 metro,
Anti-interferenza
l'Excess Gain aumenta di 25 volte. Riducendo la sensibilità del
Funzione che riduce la possibilità di false commutazioni dell'uscita
sensore, per mezzo del trimmer o del tasto teach-in, si riduce
a seguito della ricezione della luce emessa da altri sensori posti
l'Excess Gain e di conseguenza la massima distanza operativa.
nelle vicinanze. L'anti-interferenza si basa su circuiti di
Excess Gain = (dist. max. / dist. eff.)2
modulazione e sincronizzazione di emissione e ricezione, oppure
ad aggancio di fase in sistemi asincroni.
Frequenza di commutazione
Numero massimo di commutazioni al secondo correttamente
Asse ottico
eseguibili dall'uscita del sensore; corrisponde all'inverso della
Asse perpendicolare al centro della lente del sensore, oppure
somma del tempo di attivazione e di disattivazione dell'uscita;
della fibra ottica. In caso di ottiche non coassiali, con assi diversi
oppure all'inverso del tempo di risposta moltiplicato per 2.
per emissione e ricezione, l'asse ottico del sensore risulta
Freq. comm. = 1 / (Ton + Toff) = 1 / (2Tr)
intermedio ai due assi.
Isteresi
Espressa come ‘Corsa Differenziale’ corrisponde alla differenza
tra la distanza a cui si attiva l'uscita avvicinando l'oggetto di
riferimento e la distanza a cui si disattiva l'uscita allontanando lo
stesso oggetto; si esprime in percentuale sulla distanza operativa
ed è generalmente attorno al 10%.
Diagramma di rilevazione
Grafico che riporta la distanza operativa misurata sull'asse ottico e
Modo buio
sugli assi laterali, paralleli all'asse ottico, alla destra e alla sinistra
In questo modo di funzionamento l'uscita è attiva (ON) quando il
del sensore.
sensore si trova nella condizione operativa in cui riceve meno luce
(buio). Ad esempio: nelle funzioni di sbarramento quando un
oggetto interrompe il fascio di luce, oppure nelle funzioni di
tasteggio quando nessun oggetto riflette la luce emessa dal
sensore.
Modo luce
In questo modo di funzionamento l'uscita è attiva (ON) quando il
Differenza bianco-nero o bianco-grigio
sensore si trova nella condizione operativa in cui riceve più luce.
Corrisponde alla differenza tra la distanza di rilevazione di un
Ad esempio: nelle funzioni di sbarramento quando nessun oggetto
cartoncino di riferimento bianco con riflessione 90% e la distanza
interrompe il fascio di luce, oppure nelle funzioni di tasteggio
di rilevazione di un cartoncino nero con riflessione 6%, oppure
quando un oggetto riflette la luce emessa dal sensore.
grigio con riflessione 18%; si esprime in percentuale sulla distanza
operativa ed è un dato particolarmente importante per i sensori a
Profondità di campo
tasteggio con soppressione di sfondo.
La profondità di campo è strettamente correlata all'isteresi ed
esprime di quanto si può spostare l'oggetto da rilevare, in
Distanza Operativa
avvicinamento e in allontanamento dal sensore, senza causare la
Distanza a cui il ricevitore commuta l'uscita avvicinandolo in
commutazione dell'uscita.
direzione del proiettore fisso. Distanza a cui un sensore fisso a
retroriflessione commuta l'uscita avvicinandogli il riflettore
Protezione contro il corto circuito
specificato. Distanza a cui un sensore fisso a tasteggio commuta
La protezione contro il corto circuito interviene limitando la
l'uscita avvicinandogli un cartocino a superficie bianca con
corrente d'uscita ad un valore di poco superiore a quello nominale;
riflessione 90% e dimensioni 100 x 100 mm per distanze inferiori
funziona allo stesso modo anche in caso di sovraccarico
ai 400 mm, oppure 200 x 200 mm per distanze superiori ai 400
dell'uscita. La protezione cessa automaticamente quando viene
mm. Distanza altrimenti specificata per Sensori Applicativi.
rimossa la causa del corto circuito o del sovraccarico.
1.01
Protezione contro l'inversione di polarità
Temperatura di immagazzinamento
La protezione contro l'inversione di polarità interviene bloccando
Gamma di temperatura dell'ambiente in cui il sensore può essere
l'alimentazione mediante un diodo in serie al polo positivo; oppure
immagazzinato, imballato non alimentato o collegato ad altri
ripristinando automaticamente la corretta polarità mediante un
circuiti, conservando inalterate le specifiche tecniche e le proprietà
ponte di diodi all'ingresso dell'alimentazione.
elettriche e meccaniche in genere.
Protezione elettrica
Tempo di attivazione dell'uscita (Ton)
La classe di protezione elettrica esprime come si ottiene la
Tempo di passaggio dell'uscita da contatto aperto (OFF) a contatto
protezione alla scossa elettrica, secondo EN 60950. Con la
chiuso (ON) dopo che l'oggetto di riferimento è entrato nell'area di
classe 1 la protezione è ottenuta mediante un isolamento
rilevazione.
fondamentale all'interno del sensore e con il collegamento a terra
di eventuali parti metalliche esposte che in caso di primo guasto
Tempo di disattivazione dell'uscita (Toff)
possono assumere una tensione pericolosa. Con la classe 2 la
Tempo di passaggio dell'uscita da contatto chiuso (ON) a contatto
protezione è ottenuta completamente all'interno del sensore
aperto (OFF) dopo che l'oggetto di riferimento è uscito dall'area di
mediante il doppio isolamento o l'isolamento rinforzato. Con la
rilevazione.
classe 3 la protezione è basata su una alimentazione a
bassissima tensione di sicurezza SELV (Safety Extra Low
Tempo di risposta (Tr)
Voltage).
Corrisponde al valore maggiore tra il tempo di attivazione e il tempo
di disattivazione dell'uscita; generalmente risulta Tr = Ton = Toff.
Protezione meccanica
Grado di protezione offerto dal contenitore, secondo EN 60529.
Tensione di saturazione
Per i sensori fotoelettrici il minimo richiesto è il grado IP54, ma si
Caduta di tensione sul contatto di uscita; corrisponde alla tensione
può raggiungere anche il grado IP67. La prima cifra indica la
di saturazione della giunzione collettore-emettitore del transistor
protezione contro la penetrazione di corpi solidi: 5 significa che il
d'uscita, eventualmente sommata alla tensione diretta del diodo di
sensore è protetto contro la polvere, che può penetrare in quantità
protezione contro l'inversione della polarità.
minima senza effetti dannosi; 6 significa che è assolutamente
esclusa la penetrazione di polvere. La seconda cifra indica la
Uscita analogica
protezione contro la penetrazione di acqua in quantità tale da
Uscita che fornisce un segnale normalizzato, in tensione (0-10 V) o
provocare effetti dannosi: 4 significa che il sensore è protetto da
in corrente (4-20 mA), proporzionale alla luce ricevuta dal sensore.
spruzzi di acqua da tutte le direzioni; 5 contro getti continui
Si utilizza per verificare l'allineamento del sensore, oppure come
d'acqua mediante lancia; 6 contro ondate di acqua; 7 contro gli
segnale per circuiti esterni, come ad esempio convertitori A/D.
effetti dell'immersione sotto 1 metro d'acqua.
Uscita in apertura (NC output - Break)
Reiezione alla luce ambiente
Uscita costituita dal contatto normalmente chiuso di un relè, oppu-
Capacità del sensore di funzionare correttamente anche in
re da un transistor con giunzione collettore-emettitore in
presenza di interferenze da luce ambiente, considerato un valore
saturazione, che quando attivata (ON) interrompe il passaggio di
di 5.000 lux ottenuti da una lampada alogena al tungsteno e
corrente sul carico.
10.000 lux da luce solare.
Uscita in chiusura (NO output - Make)
Risoluzione
Uscita costituita dal contatto normalmente aperto di un relè,
La minima dimensione di un oggetto, oppure lo spostamento
oppure da un transistor con giunzione collettore-emettitore in
minimo del suo bordo, che può essere rilevato dal sensore.
interdizione, che quando attivata (ON) permette il passaggio di
corrente sul carico.
Spot
Area illuminata creata dall'emissione del sensore su una superficie
Zona cieca
piana perpendicolare all'asse ottico. In caso di emissione
Area in prossimità del sensore dove nessun oggetto può essere
infrarossa lo spot è visibile solamente utilizzando uno speciale
rilevato; risulta compresa entro la minima distanza operativa.
convertitore; mentre in caso di emissione ultravioletta lo spot è
visibile solo su superfici luminescenti.
Temperatura di funzionamento
Gamma di temperatura dell'ambiente in cui il sensore può essere
messo in funzione secondo le specifiche tecniche di utilizzo.