光電感測器技術指南

1.什麼是光電感測器

  • 光電感測器使用光反射，無需接觸即可檢測物體的存在。
    這些感測器按照從檢測目標反射的受光量產生輸出訊號。
    這些感測器主要用於製造工廠的自動化和節省人力。


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2.主要特點

  • 無接觸檢測
  • 遠距離檢測
  • 小物體檢測
  • 不受材料限制的檢測
  • 快速反應時間
  • 液體或灰塵弄髒鏡頭

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3.如何選擇光電感測器

目的和條件 尚待考慮 適用感測器
依檢測進行選擇 檢測存在進行定位 - 定位精確度
- 簡單安裝		 - 對照型
- 雷射
- BGS
微小物體檢測 - 小光斑尺寸
- 可調靈敏度		 - 光纖
- 雷射
快速移動物體檢測 - 短反應時間 - 光纖
透明體檢測 - 高靈敏度/回歸反射型 - 透明體檢測
檢測表面不均 - 小應差 - 擴散反射型
- BGS
- 位移
彩色標記檢測 - 彩色標記、背景和感測器燈的色彩
- 短反應時間 		- 彩色標記檢測
- 光纖
色彩對比度檢測 - 高解析度 - 標記感測器
色差影響較小的檢測 - 高解析度受光元件 - 雷射BGS
按安裝位置選擇 小空間 - 小尺寸 - 光纖
- 迷你型，平面/側面
一側安裝 - 擴散反射型，限定反射型
- BGS
背景反射 - 小應差 - BGS
環境照度的影響 更廣泛抵抗環境照度 - 雷射
耐用性 - 塑膠填充
- 金屬外殼
有水的位置 - 高防水性 - IP67、IP69K

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4.感測器結構

類型 檢測方法 說明 常用機型
對照型 - 每個投光器和受光器模組都成對使用。
- 由於受光量較大，因此受環境的灰塵影響較小。		 Z3T-2500N
ZT-L3000N
回歸反射型 - 使用一對感測器和反射板。
- 相較於對照型感測器，這個機型需要較少的安裝空間和接線。		 Z3R-400N
ZR-L1000N
擴散反射型 - 單一感測器模組可檢測來自檢測對象的光反射。
- 這個機型需要較少的安裝空間和接線。		 Z3D-100N
廣角擴散反射型 - 配備較寬的孔徑角，可檢測受光量的微小差異。這個機型適用於檢測透明和有細縫的物體。 Z3D-W20N
背景消除 - 使用PSD或C-MOS的受光收元件在預設距離檢測時進行輸出。這些機型的檢測受物體色彩和材料的影響較小。 BGS-HL05T
BGS-ZL10N
BGS-Z10N
BGS-2V50
透明體檢測 - 一對具有低應差和反射板的感測器模組可檢測受光量的微小差異。這個機型適用於檢測透明體，例如薄膜和玻璃。 DR-Q400TN
ZR-QX200N
KR-Q50NW
KR-Q300NW
分離型放大器 - 可按照應用要求選擇感測器模組和放大器的組合。
- 可在放大器上設定各種檢測配置。		 D2SA-MN
DSD-100
光纖模組 - 光纖用於傳輸來自放大器的光以及將光傳輸到放大器。 NF-DB01
NF-DF08
NF-TR01
NF-DC39
光纖放大器 - 可按照應用要求選擇光纖模組和放大器的組合。
- 小尺寸的光纖模組相當適合在狹小的空間內安裝。對於色彩、高度差和液面的檢測，可組合多個機型。		 D3RF-TN
彩色標記檢測 - 高解析度感測器可檢測細微的色彩差異和色彩對比度。 DM-18TN

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5.光電感測器詞彙

術語 說明 術語 說明
檢測距離 對照型
投光器和受光器之間的距離。
 Light ON 受光量達到一定程度時，輸出會開啟。
回歸反射型
感測器和反射板之間的距離。
 Dark ON 受光量低於一定程度時，輸出會開啟。
擴散反射型
感測器和標準檢測對象之間的距離。
 雷射關閉輸入 外部輸入可用於停止感測器的投射。
最小檢測物體 感測器可檢測的最小物體尺寸。
 外部輸入 按照外部輸入的狀態，可進行感測器的輸出。
反應時間 按照物體的存在開啟或關閉輸出的時間。
 外部
示教 		感測器的示教設定可由外部輸入觸發。
應差 反射型感測器在標準檢測對象上輸出的點和關閉輸出的點之間的距離。
關閉延遲定時器 對於預設時間保持輸出。
該功能可與控制器程式結合使用。
重複精度 感測器執行檢測的變化範圍。

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6.光纖感測器詞彙

術語 說明 術語 說明
排列型 光纖芯排列成直線，以平面光束的形式投光。
這適用於檢測因通道不固定或形狀不均勻而反射不穩定的物體。
類似結構的光纖模組也有區域光束型。		 限定反射型 這個光纖模組用於在有限距離內進行檢測。
投光器和受光器的光軸設定成一定角度，以便在兩者的交叉區域內進行檢測。
液面檢測 光纖模組用於液面控制。
提供依接觸檢測液面的接觸型和安裝在透明管道上進行檢測的管道安裝型。 		極細光纖 直徑小於0.5mm的光纖芯稱為極細光纖。
依極細光纖的細光軸促使小物體的檢測變得容易，不過檢測距離成短。
折不斷 即使在小半徑內彎曲也不會損壞的光纖模組。
R1光纖模組可彎曲到r1mm，R2光纖模組可彎曲到r2mm。雖然通常彎曲光纖模組會縮短檢測距離，不過折不斷光纖的距離不受彎曲的影響。
* 若要在反復繞曲光纖的活動零件上安裝光纖模組，建議使用耐繞曲型光纖模組。		 纖芯 傳輸光的光纖部分是纖芯。
下圖顯示擴散反射光纖模組由φ0.5的投光器芯和9個φ0.25的受光器芯組成。
回歸反射型 光纖模組和反射板安裝在兩側而檢測兩者之間的物體。 側面和側視 光纖模組，檢測方向為模組的一側，側面安裝有光學系統。
方型模組稱為側面，套筒型模組稱為側視。
孔徑角 這是從光纖模組投光和受光的角度。
一般光纖模組的孔徑角為60°，窄視野型光纖模組的孔徑角為2~5°。
 區域光束型 這提供可在平面光束中投光的鏡頭。
這適用於檢測因通道不固定或形狀不均勻而反射不穩定的物體。
有類似的類型，排列型。配備鏡頭的區域光束型光纖模組具有較窄的孔徑角，可用於遠距離檢測。
窄視野型 這是頭部模組有內建鏡頭的光纖模組，可實現2~5°的窄孔徑角。
除了遠距離檢測之外，由於這些模組不受光軸旁邊反射物體的光反射所影響，因此適用於晶圓定位。
 套筒型 光纖模組的頭部模組有細管套筒。
套筒型適用於檢測狹窄區域內的小物體。
提供可繞曲套筒和不可繞曲套筒的光纖模組。
耐繞曲型 這適用於安裝在反復繞曲光纖的活動零件上。
這些的彎曲半徑為r2和r4，比折不斷光纖的彎曲半徑大。		 自由切割 可使用附帶的光纖切割機切割的光纖部分。
光纖模組的長度比安裝距離過長時，可切割不需要的光纖部分，方便安裝。
同軸 這是在投光器芯周圍安裝多個受光芯的擴散反射型光纖模組，適用於更高精確度的檢測。
提供可安裝鏡頭檢測小物體的光纖模組。
 正面和俯視 這些是透過光纖頭部頂端的光學系統朝直線方向檢測的光纖模組。
方型模組稱為正面，螺絲型和圓柱型模組稱為俯視。
對照型 投光器和受光器模組安裝在兩側，彼此面對，並檢測兩者之間的物體。
因此得以進行遠距離檢測。
 彎曲半徑 這是光纖模組可彎曲的最小半徑。
以較小的半徑繞曲光纖可能會破壞光纖芯，並導致檢測距離變短或出現故障。
螺絲型 光纖頭部採用螺帽結構，安裝簡單。
 水檢測型 這配備具有1.45μm波長紅外線的LED。
提供用於水檢測的特殊放大器D3IF機型和光纖模組NF-TW01和NF-DW01。這可檢測傳統感測器難以檢測的透明玻璃瓶內透明液體。
擴散反射型 這是將光投光器和受光器的光纖捆綁在一條光纖中的光纖模組，可檢測物體的光反射。
雖然檢測距離較短，不過單一模組需要較少的安裝工作和空間。
 鏡頭 鏡頭模組安裝在光纖頭部。
這些模組使用對照型光纖模組進行遠距離檢測並節省空間，使用擴散反射型模組進行微小物體檢測。
提供有內建鏡頭的對照型光纖模組。
平面 這在側面具有檢測方向，頭部模組的大表面上有光學系統。
這種檢測方向的薄尺寸適合安裝在深度的小空間中。
 漏液檢測 這個光纖頭部安裝在洩漏盤上。
透過毛細作用，這可檢測少量液體或黏性液體。

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7.控制輸出

電晶體輸出有2種極性：NPN和PNP。
電流從NPN晶體管上的集極流向射極。
在PNP電晶體上，電流從射極流向集極。

  • NPN輸出的負載可連接到感測器的電源供應器或分離型電源供應器。

  • PNP輸出負載的電源供應器必須與感測器的電源供應器相同。
    因此，不可使用與感測器電壓不同的分離型電源供應器。

電晶體的電壓輸出

對於NPN電晶體，電壓輸出流經集極和+V之間的上拉電阻。
不同於開路集極輸出，這不需要外接電阻就可有電壓輸出。


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8.連接

  • 一般而言，感測器使用3種連接：纜線、連接器和端子台。
    標準纜線長度為2公尺。
    對於連接器連接，主要使用M8 4極連接器，因為一些感測器具有M12連接器和M12中繼連接器。

  • M8 4極連接器纜線

    直線 L型
    纜線長度：2m M84CN-2S M84CN-2L
    纜線長度：5m M84CN-5S M84CN-5L
    纜線長度：10m M84CN-10S M84CN-10L

    M12連接器纜線

    纜線長度：2m YF2A14-020VB3XLEAX
    （4芯）
    YF2A15-020VB5XLEAX
    （5芯）

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