hirdetés
hirdetés

Fotoelektromos érzékelők a gyakorlatban

A mozgás irányának felismerése

Egy ötletes és nem túl drága megoldás segítségével a fotoelektromos szenzorokat is megtaníthatjuk a mozgás irányának érzékelésére.

hirdetés

A különböző ipari automatikai alkalmazásokban leggyakrabban kétféle érzékelőt használnak: fotoelektromos és induktív (közelítésérzékelő) szenzorokat. Mindkettőnek megvannak a saját hátrányos és előnyös tulajdonságai, amelyek jellemzően meg is határozzák az alkalmazási területeiket. Az indukciós szenzor képes érzékelni a nem fémes akadály mögötti fémes tárgyak mozgását, de csak kis hatótávolságban. A fotoelektromos szenzor több tíz méteres távban érzékel, de valamilyen fénytartományban „látnia kell” a tárgyat. A kérdés az, miként lehet elérni, hogy a fotoelektromos szenzor képes legyen érzékelni egy objektum mozgási irányát.

A megfelelő érzékelő kiválasztása

Szinte minden elektronikai, automatikai vagy integrátor tervező – hiszen leggyakrabban ők használnak fotoelektromos érzékelőket – könnyedén képes a célapplikáció által meghatározott igényeket kiértékelni és ennek függvényében kiválasztani a megfelelő érzékelőtípust. Minden bizonnyal fontos kritériumok lesznek az olyan tényezők, mint: szenzor működési környezete, környezeti hőmérséklet, mechanikai ellenálló képesség (az összes kiemelt tényező befolyásolni fogja a készülékház anyagválasztását, IP-védettségét és rögzítési módját), környezeti fények fajtái, érzékelő rendeltetése, elvárt hatósugár, rendelkezésre álló tápfeszültség és kimenet típusa. Néhány alkalmazásban nagy jelentősége lehet az érzékelő reakcióidejének, bár ezt inkább nem fogjuk számon kérni a nagy hatótávolságú érzékelőktől. Rendkívül fontos kritérium lesz viszont az érzékelendő objektum vagy objektumok fajtája. Egyes érzékelők már akkor érzékelnek, ha a fénynyaláb adó és vevő közötti útjába akárcsak egy vékony áttetsző fólia bekerül. Másféle érzékelők pedig érzékenységet szabályozó potenciométerrel vannak ellátva, amivel precízen beállítható az érzékelési küszöbérték.

Érzékelő kiválasztáskor érdemes a gyártók márkái alapján is orientálódni. Ipari alkalmazásokhoz érdemes jól ismert gyártók bevált termékei közül választanunk. Például ha egy szenzor gyártója mondjuk a Panasonic cég, joggal feltételezhetjük, hogy az érzékelők minőség-ellenőrzéseit tisztességesen lefolytatták, és azok stabilan, megbízhatóan fognak működni. Nézzük meg, hogyan lehet a gyakorlatban munkára fogni egy ilyen érzékelőt egy tetszőleges PLC-vezérlővel összekapcsolva! Jóllehet, a példaprogram egy Siemens v8-hoz lett elkészítve, de az FBD-nyelv könnyű olvashatóságának köszönhetően különösebb erőfeszítés nélkül adaptálni lehet azt más platformon történő használathoz is.

Egyszerű megoldás

Egyetlen fotoelektromos érzékelővel rendelkezve nagyon nehéz felismerni az objektum mozgásának irányát. Ahhoz, hogy ezt megtehessük, modulálnunk kellene a fénycsóvát, és kihasználni a Doppler-effektust, vagy mérnünk kellene az objektum irányába küldött impulzussorozatok közötti időtartamot. Ezek a módszerek nehezen kivitelezhetők a gyakorlatban, elég drágának számítanak, és nem mindenki boldogulna vele. Sokkal könnyebb módszer beállítani egymás mellé kettő érzékelőt, és nyomon követni működésbe lépéseik sorrendjét. Az 1. ábrán bemutatjuk egy ilyen megoldás működési elvét.

1. ábra. Mozgásirányt feltáró érzékelő működési elve
1. ábra. Mozgásirányt feltáró érzékelő működési elve

Mint az 1. ábrán látható, ha kettő érzékelőt használunk – nevezzük el őket „1”-es és „2”-es számúnak –, akkor az „1”-es, majd a „2”-es működésbe lépése jelentheti a mozgást a megegyezés szerinti jobb irányba, illetve fordított sorrendben pedig balra. Annak érdekében viszont, hogy az algoritmusunk megbízhatóan működjön, valamint hogy az ne csak a mozgásirány felismerésére, hanem pl. az objektumok megszámlálására is alkalmas legyen, be kell vezetnünk bizonyos megszorításokat.

  1. Aaz objektumnak úgy kell helyet változtatnia az érzékelők előtt, hogy ez a mozgás előidézze azok működésbe lépését, de ez természetesen nyilvánvaló feltétel.
  2. Az érzékelők közötti maximális távolság nem lehet nagyobb, mint az objektum legkisebb méretei.
  3. A felügyelt objektumnak az érzékelők közötti véletlen mozgásai nem okozhatják az egész installáció hibás működését. Világos persze, hogy ez egy program, és nem lehet kizárni az összes logikai hibalehetőséget, de ennek ellenére lelkiismeretesen le kell ellenőrizni egy szimulátor vagy modellkészülék segítségével, és tesztelni kell az algoritmust a gyakorlatban potenciálisan bekövetkező, különböző szituációk esetére.

A 2. ábrán elhelyeztünk egy ingyenes  Soft Comfort környezetben megírt, FBD-nyelvű példa programot.

Ha a vezérlőt használnánk, akkor annak az I1 és I2 bemeneteire kellene adnunk a logikai „1”-est reprezentáló feszültséget. Ha ez Siemens 24RC vezérlő lenne, akkor a feszültségnek a 18...24 V DC tartományba kellene esnie. Ha 230 V AC váltakozó feszültséggel táplált verziót használnánk, akkor abban az esetben a logikai „1” már lényegesen magasabb feszültséget reprezentálna, tehát figyelmet kell fordítani az érzékelő kimeneteinek paramétereire és típusára!

2. ábra. Siemens v8 vezérlőre FBD-nyelven írt példaprogram
2. ábra. Siemens v8 vezérlőre FBD-nyelven írt példaprogram

Mint említettük, az érzékelők érintkezőiről a feszültséget oda kell vezetni az I1 („1”-es szenzor) és I2 („2”-es szenzor) bemenetekre. A program úgy van megírva, hogy az I1 bemenettől az I2 bemenet felé irányuló mozgás a B020 kapu kimenetén generál impulzust, az I2-től I1 felé irányuló pedig a B006 kapu kimenetén.

Ahhoz, hogy demonstrálhassuk a példaalkalmazás hasznosságát, mindkét kapu kimenetéhez csatlakoztattunk egy kétirányú számlálót (B023) és egy logikai áramkört (B021 – kapu XOR, B022 – flip-chip RS). A logikai áramkör feladata, hogy beállítsa a számolás irányának bemenetét, ha „pozitív” impulzusok érkeznek (a B020 kapuról), illetve hogy nullázzon, amikor negatívak (a B006 kapuról), valamint hogy kidolgozza a bementre jutó összegzés időbeli lefolyását. A beállításnak és a számolási irány bemeneti nullázásának köszönhetően a számláló előre (beállított bemenet) vagy visszafelé (nullázott bemenet) számlál.

Az Up/Down Counter számláló blokkjának beállított és nullázott kimenete van a számláló tulajdonságai panelben megadott feltételeknek megfelelően. Ha a 3. ábrán látható módon, az „On” mezőbe „1”-et írunk, de az „Off” mezőben meghagyjuk a „0”-t, akkor a kimenet beállítottá válik, ha a számláló állapota nagyobb lesz 0-nál, viszont nullázott lesz a kimenet, ha a számláló 0-val lesz egyenlő. Ha most ehhez a kimenethez hozzávezetünk egy funkciós Output blokkot, pl. Q1-et, akkor a Siemens 24RC vezérlő 1. sz. kimeneti reléje összezárja az érintkezőket, ha a számláló állapota nagyobb lesz, mint 0. Ily módon gyorsan és könnyen összeállíthatunk egy berendezést, mely automatikusan fel- és lekapcsolgatja a világítást, számolja egy adott helyiségbe belépő vagy onnan távozó személyeket. A világításnak fel kell kapcsolódnia, ha valaki belép, és le kell kapcsolódnia, ha mindnyájan távoznak.

3. ábra. Up/Down Counter számláló blokk tulajdonságainak ablaka
3. ábra. Up/Down Counter számláló blokk tulajdonságainak ablaka

(Cikkünk eredetileg a GyártásTrend április lapszámában jelent meg.)

(forrás: Murrelektronik/GyártásTrend)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[254630] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés