Area Sensor Основна теория

Принцип на работа

 Оптоелектронните скенери тип-T са съставени от два елемента; излъчвател и приемник. Излъчвателят има оптичен блок, който се състои от набор от фотоизлъчватели, които излъчват поредица от тесни светлинни импулси към приемника по последователен добре дефиниран начин. Светлинната радиация се генерира от твърдотелен източник, съставен от високопроизводителни дълготрайни полупроводникови елементи. Това излъчване може да бъде извън видимата лента. Приемникът има оптичен блок, който се състои от набор от фотоприемници, които съответстват геометрично на тези на излъчвателя. Светлинното лъчение, достигащо до фотоприемниците, се преобразува в електрически сигнал, усилва се и се обработва, за да управлява изходните елементи на приемника. Тъй като има синхронно отчитане на светлинния импулс, трябва да се предава синхронен сигнал между излъчвател/приемник. Откриването става, когато пътят на лъча е прекъснат от наличието на непрозрачен обект.

Сканиране с паралелни лъчи

 Всеки импулс, излъчван от единичен елемент на емитерната решетка, трябва да бъде прочетен синхронно от съответния елемент на приемната решетка, така че единичната двойка да може да се разглежда в светло състояние. Всяка отделна двойка излъчвател/приемник контролира само своята собствена ос на свързване. Сканирането определя зона, пресичана от успоредни лъчи. Използването на успоредни лъчи позволява да се получи точна информация относно размера и позицията на целевия обект.

Кръстосано лъчево сканиране

 Всеки импулс, излъчван от отделен елемент на емитерния масив, трябва да бъде синхронно прочетен от съответния елемент на приемния масив и от променлив брой други приемници, разположени от двете страни на централния, така че единичната двойка да може да се разглежда в светло състояние (т.е. пътят на лъча е напълно чист). Всяка отделна двойка излъчвател/приемник контролира набор от оси, които произхождат от излъчвателя и достигат до набор от приемници. Сканирането определя зона, пресичана от напречни лъчи по сложен начин. Броят на страничните приемници, включени в четенето на единичния излъчвател, варира в зависимост от обхвата на конкретния модел. Всеки излъчвател трябва да осветява различни приемници и може да го направи само ако ъгълът на оптичния лъч е достатъчен за определено разстояние. Броят на активираните приемници също може да варира по време на сканирането. В екстремни случаи двата излъчвателя на ръба на решетката могат да осветяват само вътрешните странични приемници, тъй като външните не съществуват. Друг конкретен случай е, когато единични излъчватели трябва винаги да осветяват всички приемници. Този режим на работа е лесен за управление, но изисква големи ъгли на лъча. Работата с напречни лъчи не позволява незабавно получаване на точна информация относно размера и позицията на целевия обект, а само разкрива неговото присъствие.

Синхронизиращо сканиране

 Това е функцията, която позволява на единичен елемент от приемната матрица да бъде активиран да чете само в момента, в който светлинният импулс е изпратен от съответния излъчващ елемент. Синхронизацията служи за определяне на строга връзка между съответния излъчвател и приемник, така че да се намалят ефектите от смущения от други сигнали. При сканиращи сензори тип T с паралелни лъчи, използвани за определяне на размера и позицията на обекти, синхронизирането трябва да се осъществи чрез свързване на кабел между излъчвател и приемник. Със сензори, които се използват само за откриване на присъствие на обект, синхронизацията може да бъде изпратена оптично. Обикновено емитерът се добавя към масива на приемника и изпраща съобщение за синхронизиране до допълнителен приемник в масива на емитер. Като алтернатива могат да се използват техники за синхронизация за автосинхронизация на приемника, като по този начин се елиминира необходимостта от окабеляване между излъчвател и приемник. Съществуват и устройства, чиито масиви от оптични елементи се редуват между излъчватели и приемници, които предават оптичните импулси един на друг. Този тип решение е друго, което не изисква кабелна синхронизация и не може да се използва за точно определяне на позиция и размер на обекти.

Състояние на зоната

 За да се определи състоянието на зоната или отделните елементи, трябва да се направи препратка към състоянието на светлина/тъмнина на приемниците. Тъмното състояние се определя от наличието на непрозрачен обект, който блокира пътя на лъчите. Светлинното състояние от друга страна се определя от факта, че пътят между излъчвателя и приемника е свободен.

Общо описание

 Сензорите за площ се състоят от два елемента: излъчвател и приемник. Оптичната част е съставена от масив от синхронизирани фотоелементи, за да се избегнат взаимни смущения. Основните характеристики са:

• разстояние между излъчвател и приемник (D): показва работното разстояние между излъчвател и приемник;

• пространство на оптични лъчи (BS): показва разстоянието, което съществува между оптичните оси на единичните елементи;

• оптичен диаметър (BD): показва диаметъра на изходната оптична леща на единичния елемент;

• номер на оптични елементи (BN): показва броя на елементите, които съставляват масива;

• сляпа зона (X): показва зоните в близост до излъчвателя и приемника, където разделителната способност е по-малка от максималната. Тази зона е правилно свързана с разстоянието (D) между излъчвателя и приемника: X = 0,06 x D

• височина на зоната (AH): показва височината на зоната, избрана от оптичните лъчи: AH = [BS x (BN - 1)] + BD

• разделителна способност (R): показва минималните размери на целта, които е възможно да бъдат открити: R = BS + BN

Използвайки функциите на кръстосани лъчи, резолюцията на минималната откриваема цел се увеличава (с изключване на слепите зони);

 • аналогов изход за напрежение (VOUT) V това е налична стойност на аналоговия изход за напрежение, правилно свързана с броя заети/свободни оптични елементи:

БЕЗ конфигурация: VOUT = (10 / BN) x (брой заети оптични елементи)

NC конфигурация: VOUT = (10 / BN) x (брой свободни оптични елементи)

• аналогов токов тип изход (IOUT) V това е налична стойност на аналоговия токов тип изход, правилно свързана с броя на заетите/свободни оптични елементи:

БЕЗ конфигурация: I OUT = (16 / BN) x (брой заети оптични елементи) + 4

NC конфигурация: I OUT = (16 / BN) x (брой свободни оптични елементи) + 4

Бланкираща функция

 Ако е активирана, някои лъчи са изключени. Това означава, че една или повече области са неактивни; това може да бъде полезно в конкретни приложения.