Фотоэлектрические датчики BGS

Фотоэлектрические (оптические) датчики с подавлением фона относятся к диффузному типу, включают в одном корпусе оптический излучатель и фотоприемник, действуют по принципу проецирования светового луча и обработки сигнала диффузно-отраженного луча от объекта. В отличии от обычных диффузных фотоэлектрических датчиков, срабатывание которых зависит от интенсивности отраженного луча, датчики с функцией BGS/FGS настраиваются на определенное расстояние, что позволяет отличать объекты, находящиеся даже на небольшом удалении друг от друга, не зависимо от их цвета и размеров.

Обычный диффузный датчик может выдать ложный сигнал при обнаружении темного объекта, если позади него окажется более светлая поверхность. Это объясняется тем, что отражающая способность светлой поверхности выше, чем у темной (коэффициент отражения белого цвета – 90%, серого – 40%, черного – 6%). В данном случае датчик с функцией BGS (подавления заднего фона) способен распознать темный объект на фоне более светлого, благодаря возможности регистрации расстояния до объекта, не зависимо от интенсивности отраженного луча. Оптические (фотоэлектрические) датчики с подавлением фона предназначены для задач, которые не могут быть решены с помощью обычных диффузных датчиков:обнаружение объектов, не зависимо от их цвета и размеровопределение наличия мелких предметов в формованных упаковках (конфет, таблеток и т.

п. )обнаружение небольших перепадов уровней (выпуклостей, впадин и т. д. )В качестве оптических излучателей в датчиках с подавлением фона используются диоды красного и инфракрасного спектров, лазерные диоды. Функция подавления фона в датчиках BGS/FGS реализована благодаря фоточувствительному элементу, в качестве которого могут применяться:Фоточувствительный элемент позволяет контролировать отраженный луч в некотором диапазоне углов отражения, что позволяет произвести обнаружение объекта на определенном расстоянии. Это свойство указывает на схожесть датчиков с подавлением фона с оптическими датчиками перемещения.

Два фотодиода представляют простое и надежное решение реализации функции подавления фона. Используются, преимущественно, в моделях BGS (с подавлением заднего фона). Обнаружение объекта происходит по методу оптической триангуляции. Как показано на справа, приемный элемент состоит из двух фотодиодов (ФЭ1, ФЭ2). Луч, отраженный от объекта в ближнем положении (Поз.

1) попадает на фотодиод ФЭ2, луч отраженный от объекта в дальнем положении (Поз. 2) попадает на фотодиод ФЭ1. Условием надежного срабатывания датчика BGS с двумя фотодиодами является неизменное расстояние между датчиком и объектом. Фокусной целью датчика BGS является объект обнаружения (Поз. 1). Фокусировка таких датчиков производится механически, за счет перемещения приемной линзы, прикрепленной к червячной передаче, связанной с регулировочным винтом.

Датчики с двумя фотодиодами и механической настройкой среди семейства BGS/FGS отличаются небольшой стоимостью и широкой областью применения, так как многие задачи отвечают условию неизменности расстояния. Недостатком является чувствительность к вибрации механического привода линзы. Устройство SD ( osition Sensing Detector – детектор положения). Детектор положения ( SD), используемый в датчиках с подавлением фона, представляет собой фотоэлектрический сегментный элемент с 2-мя или 4-мя электродами. На основе SD построены схемы оптоэлектронных приборов для измерения перемещения (displacement). В датчиках BGS/FGS детектор положения реализует более широкие возможности подавления фона (по сравнению с 2-х диодными датчиками), допускает переключение функций BGS-FGS, обеспечивает расширенный диапазон регулирования и более низкий гистерезис.

Детектор положения вырабатывает аналоговые электрические сигналы по координатам X и Y (4-х сегментный элемент) или по координате X (2-х сегментный элемент), пропорциональные положению светового пятна. X=((B+D)-(A+C))/(A+B+C+D) Y=((A+B)-(C+D))/(A+B+C+D) X=(B-A)/(A+B) Уровень сигнала, вырабатываемого каждым сегментом, зависит от степени засветки электрода или площади, перекрываемой световым пятном. В датчиках с функцией подавления фона (BGS/FGS) с SD линза приемника неподвижна (в отличии от 2-х диодных датчиков), а регулировка производится с помощью потенциометра, связанного с электронной схемой датчика. Перемещение пятна проекции отраженного луча на поверхности фотоэлемента пропорционально расстоянию до объекта.

Логика срабатывания датчика построена на сравнении аналогового сигнала перемещения с установленной величиной (с помощью потенциометра). Высокая чувствительность и низкий гистерезис благоприятны для функции FGS (подавления переднего фона) в задачах обнаружения тонких и темных предметов, перемещаемых на конвейерной ленте. Объектом неизменного расстояния и целью фокусировки, в данном случае, является поверхность конвейерной ленты (Поз. 2). Диффузные датчики с фоточувствительным элементом на базе матриц и линеек КМОП и ПЗС образуют новое поколение в семействе BGS/FGS. Датчики с матрицей изображений – это датчики с лазерным излучателем и тем самым они уже мало чем отличаются от датчиков перемещения (displacement). В силу самых малых размеров пятна проекции и высокой интенсивности лазерного пучка, лазерные датчики с матрицей могут работать на значительно большем удалении от объекта по сравнению с 2-х диодными и SD-датчиками, обеспечивая при этом высокое разрешение и быстродействие, низкий гистерезис и меньшую подверженность влиянию внешнего освещения.

Определение перемещения пятна отраженного луча происходит дискретно; каждый пиксель доставляет информацию о количестве света. Это позволяет датчику определять точные пиковые значения, обеспечивая при этом высокое быстродействие. Для точности настройки установочные и рабочие уровни сигналов представлены в цифровом формате. Настройка производится с помощью кнопок и цифрового дисплея на корпусе датчика.

Лазерные датчики с подавлением фона способны различает очень малые изменения уровня от 0. 01 мм. У функций BGS и FGS - разные фокусные цели: BGS – поверхность объекта обнаружения, FGS – поверхность фона. Серия фотоэлектрических датчиков BGS-S Благодаря малым габаритам: 10х17х28 мм. , датчики серии BGS-S пригодны для использования в ограниченных пространствах и в составе OEM оборудования. Время задержки – 0. 5 мсПример применения: обнаружение и счет мелких деталей на виброподдонах и в других механизмах подачи..