Czujniki fotoelektryczne to elementy automatyki przemysłowej, wykorzystywane do wykrywania obecności obiektów oraz określania ich cech. Nazywane są również czujnikami optycznymi. Odznaczają się bardzo dobrymi parametrami technicznymi, dlatego też są chętnie stosowane w praktyce inżynieryjnej. Jaka jest zasada ich działania i gdzie znajdują zastosowanie? Niniejszy artykuł jest zbiorem podstawowych informacji o tych urządzeń.
Ogólna zasada działania czujników fotoelektrycznych
Urządzenia te wysyłają i odbierają zmodulowaną wiązkę światła. W zależności od modeli i zastosowania ich budowa może się nieco różnić. W czujnikach refleksyjnych nadajnik i odbiornik znajduje się w jednej obudowie, a światło odbija się od zamontowanego na końcu obszaru detekcji elementu odblaskowego (reflektora). Czujnik zadziała, jeśli na linii światła znajdzie się obiekt. Zasada działania czujników odbiciowych jest podobna. Nadajnik i odbiornik również znajdują się w tej samej obudowie. Urządzenie analizuje wiązkę pulsującego światła, które odbija się od obiektu. Ich podstawową wadą jest krótki zasięg działania, który zazwyczaj nie przekracza 2 m. Natomiast w przypadku czujników barierowych, nadajnik i odbiornik znajduje się po obu stronach kontrolowanej przestrzeni. Wówczas bariery będą wykrywały wszystkie obiekty, które znajdują się na linii nadajnik-odbiornik. Urządzenia te charakteryzują się najdłuższą strefą działania, a zestawienie kilku barier świetlnych umożliwia stworzenie tzw. kurtyny świetlnej, dzięki której można w prosty sposób wyznaczyć dostęp do pola roboczego. Podtypem czujników barierowych są czujniki szczelinowe, których zasada działania jest taka sama, jednakże mają bardzo małą strefę działania. Tego typu czujniki fotoelektryczne wykorzystywane są w różnego rodzaju procesach produkcyjnych, gdzie wymagana jest wysoka precyzja. Stosuje się je np. do sprawdzania ciągłości materiału przy przewijaniu papieru w drukarkach. Zakres pomiarowy czujników fotoelektrycznych waha się od 10 mm do 100 m. Niektóre modele posiadają wygodną regulację przy pomocy potencjometru.
Zastosowanie czujników fotoelektrycznych
Czujniki fotoelektryczne znajdują zastosowanie w różnego rodzaju gałęziach przemysłu. Są niezwykle uniwersalne, a jedynym ograniczeniem w ich użytkowaniu jest wysokie zapylenie środowiska pracy, które może powodować zakłócenia padania światła. Czujniki fotoelektryczne się do rozpoznawania towarów na liniach produkcyjnych oraz detekcji elementów ruchomych maszyn i robotów. Są także nieocenioną pomocą w zliczaniu, pozycjonowaniu i wymiarowaniu różnych obiektów. Służą bowiem do określania ich właściwości fizycznych. Dzięki czujnikom fotoelektrycznym możliwe jest łatwe wskazanie poziomu materiałów sypkich. Często stosuje się je też w systemach zabezpieczających. Przykładowo mogą bowiem służyć do kontroli zamknięcia drzwi w pomieszczeniach i pojazdach. Przy wyborze odpowiedniego czujnika zawsze należy mieć na względzie warunki jego pracy oraz możliwości modyfikacji sprzętowej i programowej. Zakres pomiarowy to nie jedyny parametr określający zastosowanie czujnika. Duży wpływ na poprawną pracę tych urządzeń pomiarowych ma także zasilanie. Należy wziąć pod uwagę napięcie szczątkowe, które zostało określone dla poszczególnych modeli. Znaczącą rolę odgrywa również wielkość odbitego światła, która zależy od materiału, koloru, struktury oraz wymiarów obiektu podlegającego pomiarom.
Czujniki fotoelektryczne to bardzo uniwersalne urządzenia pomiarowe. Aby prawidłowo działały, należy wziąć pod uwagę wiele czynników związanych z ich środowiskiem pracy, ale także właściwościami technicznymi badanych obiektów.