Главная | Обратная связь

Отчет по лабораторной работе

 

 

По дисциплине: Технические измерения

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

Тема: «Диапазон чувствительности диффузионного оптического датчика»

 

 

Выполнила: студенты гр. АПГ-12 ______________ /Хабирова Д.А./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

 

Проверил: старший преподаватель _______________ /Булатов В.В./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

 

 

Санкт-Петербург

Цель работы: получить знания о диапазоне чувствительности диффузионного оптического датчика, в зависимости от различных поверхностей.

 

Теоретическая часть:

Оптические датчики положения с диффузионным отражением от объекта или, как их еще называют, диффузионные датчики - одно из наиболее простых и популярных решений задачи по определению положения объекта на производстве.

Оптические бесконтактные датчики состоят из двух основных модулей: приемника и эмиттера. В случае диффузионного датчика эти два блока установлены в общем корпусе.

В качестве эмиттера используются светодиоды, которые излучают свет в красном или инфракрасном диапазоне длин волн. Этот свет улавливается соответствующими полупроводниковыми приемниками. Объект отражает обратно часть излучаемого света и приводит в действие приемник. Обнаруживаемый объект может быть зеркальным, матовым, прозрачным или непрозрачным, но при этом он все равно отражает достаточно большое количество света напрямую или при помощи диффузии.

 

Устройство и принцип действия оптических датчиков:

Рис. 1 Диффузионный оптический датчик

 

1 – Осциллятор;

2 – Светоизлучающий эмиттер;

3 – Фотоэлектрический приемник;

4 – Предусилитель с потенциметром;

5 – Логический элемент «и» (сумматор);

6 – Преобразователь уровня импульса;

7 – Индикатор срабатывания (светодиод);

8 – Выходной каскад с защитным контуром;

9 – Внешнее напряжение;

10 – Внутреннее стабилизированное напряжение;

11 – Оптическая цепь;

12 – Коммутационный выход.

 

По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков:

Тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя)
Тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, отражённого катафотом)
Тип D— датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом)

У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси. Дальность разнесения корпусов может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча. Изменение фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство.

Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала, и его приёмник . Для отражения луча используется рефлектор (катафот). Датчики такого типа активно используются на конвейере для подсчёта количества продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр. Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров.

В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления фона. Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной мишени может достигать 2 метров.

Оптические датчики имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.

Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды.

Рис. 2 План размещения оборудования

Рис. 3 Список компонентов

Рис. 4 Эксперимент 1

Рис. 5 Эксперимент 2

 

 

Рис. 6 Схема электрического контура.

 

Практическая часть:

Эксперимент №1

Таблица 1

Материалы	Т вкл, см	Т выкл, см	Гистерезис, см
№17 Серая карта Kodak	21,01	23,33	2,32
№17 Серая карта Kodak (белая сторона)	26,04	28,26	2,22
№10 Прозрачный пластик	25,41	25,93	0,52
№19 Пластик красный		24,23	3,23
№20 Пластик синий	19,9	22,27	2,37
№21 Пластик матовый	19,58	22,06	2,48
№22 Картон белый	21,61	24,16	2,55
№3 Малоуглеродистая Сталь	17,13	19,15	2,02
№4 Нержавеющая сталь	21,3	23,45	2,15
№5 Алюминий		32,35	2,35
№6 Латунь	31,72	34,07	2,35
№7 Медь	31,38	33,97	2,59
№9 Резина	6,38	7,71	1,33

 

Эксперимент №2

Таблица 2

Материалы	Т вкл, см	Т выкл, см	Гистерезис, см
№17 Серая карта Kodak	6,72	6,85	0,13
№17 Серая карта Kodak (белая сторона)	12,1	12,64	0,54
№10 Прозрачный пластик	10,66	10,89	0,23
№19 Пластик красный	8,75	9,94	1,19
№20 Пластик синий	8,5	9,04	0,54
№21 Пластик матовый	4,26	5,15	0,89
№22 Картон белый	12,4	12,78	0,38
№3 Малоуглеродистая Сталь	8,5	9,04	0,54
№4 Нержавеющая сталь	11,32	12,98	0,66
№5 Алюминий	12,8	13,64	0,84
№6 Латунь	15,5		0,5
№7 Медь	12,19	13,3	1,11
№9 Резина	1,38	1,81	0,43

Вывод:в ходе лабораторной работы было установлено, что коммутационной расстояние оптического датчика зависит от цвета и материала экспериментального образца.

Анализируя результаты, можно утверждать, что обнаружение отражающих и белых образцов происходит на более дальнем расстоянии, а матовые, или темные образцы обнаруживаются на расстоянии: в эксперименте 1 - в среднем 20 см, а в эксперименте 2 - 9 см.Черные же поверхности (резина), обнаруживаются на малом расстоянии (в эксперименте 1 - 6,38 см.; в эксперименте 2 - 1,38 см.). Чем темнее объект, тем меньшее коммутационное расстояние демонстрирует диффузионный оптический. Данные результаты можно объяснить разным коэффициентом поглощения света.

В эксперименте 1 гистерезис составляем в среднем 2,19 см, наименьший у прозрачно пластика (деталь №10) – 0,52 см, наибольший у красного пластика (деталь № 19) – 3,23. В эксперименте 2 гистерезис составляем в среднем 0,61 см, наименьший у серой карты Kodak (деталь №17) – 0,13 см, наибольший у красного пластика (деталь № 19) – 1,19.