Plošný senzor Základní teorie
Princip činnosti
Optoelektronické skenery typu T se skládají ze dvou prvků; vysílač a přijímač. Vysílač má optickou jednotku, která se skládá z pole fotoemitorů, které vysílají sérii úzkých světelných impulsů do přijímače po sobě jdoucím dobře definovaným způsobem. Světelné záření je generováno polovodičovým zdrojem složeným z vysoce výkonných polovodičových prvků s dlouhou životností. Toto záření může být zvenčí viditelného pásma. Přijímač má optickou jednotku, která je tvořena polem fotopřijímačů, které geometricky odpovídají fotopřijímačům vysílače. Světelné záření dopadající na fotopřijímače je převedeno na elektrický signál, zesíleno a zpracováno za účelem pohonu výstupních prvků přijímače. Protože dochází k synchronnímu čtení světelného impulsu, musí být mezi vysílačem/přijímačem přenášen synchronní signál. K detekci dochází, když je dráha paprsku přerušena přítomností neprůhledného předmětu.
Paralelní skenování paprsků
Každý impuls emitovaný jedním prvkem pole emitorů musí být synchronně přečten odpovídajícím prvkem pole přijímače, aby bylo možné uvažovat o jednom páru ve stavu světla. Každý jednotlivý pár vysílač/přijímač ovládá pouze svou vlastní osu konjunkce. Skenování určuje oblast, kterou protínají rovnoběžné paprsky. Použití paralelních paprsků umožňuje získat přesné informace o velikosti a poloze cílového objektu.
Křížové skenování
Každý impuls emitovaný jedním prvkem pole emitorů musí být synchronně přečten odpovídajícím prvkem pole přijímačů a proměnným počtem dalších přijímačů umístěných na obou stranách centrálního, takže jednotlivý pár lze uvažovat ve světlém stavu (tj. dráha paprsku zcela volná). Každý jednotlivý pár vysílač/přijímač řídí řadu os, které vycházejí z vysílače a zasahují do pole přijímačů. Skenování určuje oblast, kterou křížové paprsky protínají, složitým způsobem. Počet postranních přijímačů zapojených do čtení jednoho emitoru se liší podle dosahu konkrétního modelu. Každý vysílač musí osvětlovat různé přijímače a může tak činit pouze tehdy, pokud je úhel optického paprsku dostatečný na určitou vzdálenost. Počet povolených přijímačů se může během skenování také lišit. V extrémních případech mohou dva emitory na okraji pole osvětlovat pouze vnitřní boční přijímače, protože externí neexistují. Dalším konkrétním případem je situace, kdy jednotlivé zářiče musí vždy osvětlovat všechny přijímače. Tento provozní režim se snadno ovládá, ale vyžaduje velké úhly paprsku. Operace s křížovými paprsky neumožňuje okamžitě získat přesné informace o velikosti a poloze cílového objektu, ale pouze odhaluje jeho přítomnost.
Synchronizační skenování
Je to funkce, která umožňuje, aby jeden prvek pole přijímače mohl číst pouze v okamžiku, kdy je vyslán světelný impuls odpovídajícím prvkem emitoru. Synchronizace slouží k určení přísného vztahu mezi odpovídajícím vysílačem a přijímačem, aby se omezily účinky rušení z jiných signálů. U paralelních snímacích senzorů typu T používaných pro určování velikosti a polohy objektů musí být synchronizace realizována připojením kabelu mezi vysílač a přijímač. Se senzory, které se používají pouze pro detekci přítomnosti objektu, lze synchronizaci odeslat opticky. Obvykle je vysílač přidán do pole přijímačů a posílá synchronizační zprávu do dalšího přijímače v poli vysílačů. Alternativně lze pro autosynchronizaci přijímače použít techniky časování, čímž se eliminuje potřeba kabeláže mezi vysílačem a přijímačem. Existují také zařízení, jejichž pole optických prvků se střídají mezi vysílači a přijímači, které si vzájemně předávají optické impulsy. Tento typ řešení je další, které nevyžaduje kabelovou synchronizaci a nelze jej použít pro přesné určení polohy a velikosti objektů.
Stav oblasti
Chcete-li definovat stav oblasti nebo jednotlivých prvků, je třeba se odkázat na stav světla/tmy přijímačů. Tmavý stav je určen přítomností neprůhledného předmětu, který blokuje cestu paprsků. Světelné podmínky jsou na druhé straně určeny tím, že cesta mezi vysílačem a přijímačem je volná.
Obecný popis
Snímače oblasti se skládají ze dvou prvků: vysílací a přijímací prvek. Optická část je složena z pole synchronizovaných fotoprvků, aby nedocházelo k vzájemnému rušení. Hlavní charakteristiky jsou:
• vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem (D): udává provozní vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem;
• prostor optických paprsků (BS): označuje vzdálenost, která existuje mezi optickými osami jednotlivých prvků;
• optický průměr (BD): udává průměr výstupní optické čočky jednotlivého prvku;
• počet optických prvků (BN): udává počet prvků, které tvoří pole;
• slepá zóna (X): označuje zóny poblíž vysílače a přijímače, kde je rozlišení menší než maximální. Tato zóna správně souvisí se vzdáleností (D) mezi vysílačem a přijímačem: X = 0,06 x D
• výška oblasti (AH): udává výšku oblasti vybrané optickými paprsky: AH =[BS x (BN - 1)] + BD
• rozlišení (R): označuje minimální rozměry cíle, které je možné detekovat: R = BS + BN
Pomocí křížových paprsků se zvýší rozlišení minimálního detekovatelného cíle (s vyloučením slepých zón);
• analogový napěťový výstup (VOUT) V je dostupná hodnota na analogovém napěťovém výstupu správně vztažená k počtu obsazené/volné optiky:
ŽÁDNÁ konfigurace: VOUT = (10 / BN) x (počet obsazené optiky)
Konfigurace NC : VOUT = (10 / BN) x (počet volné optiky)
• analogový proudový výstup (IOUT) V je dostupná hodnota na analogovém proudovém výstupu správně vztažená k počtu obsazené / volné optiky:
ŽÁDNÁ konfigurace: I OUT = (16 / BN) x (počet obsazené optiky) + 4
Konfigurace NC: I OUT = (16 / BN) x (počet volných optik) + 4
Funkce zablokování
Pokud je povolena, některé paprsky jsou vypnuty. To znamená, že jedna nebo více oblastí je neaktivních; to může být užitečné ve specifických aplikacích.