חיישנים ברמה אופטית: צמצום התערבות אור אמבינטית בהגדרות תעשייתיות

חיישני רמה אופטיים הם אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית, מתן זיהוי מהיר של נוזלים, מוצקות וחומרים גרפיים.על ידי פולטים קרן אור - באופן חד-משמעי בספקטרום אינפרא אדום או גלוי - וניתוח ההשתקפות שלו, ההפרעות או הקליטה, חיישנים אלה מאפשרים ניטור מדויק של רמות מילוי, נוכחות וממשק.

הבנה של אור אחווה

התערבות אור Ambient מתרחשת כאשר מקורות אור חיצוניים - מרתיע או דופק - לתקוף את photodetector של חיישן לייצר תמונה כי הוא בלתי ניתן להבחין מהאות של חיישן עצמו.חומרה של התערבות תלויה במספר גורמים: העוצמה והמבנה הספקטרום של אור הסביבה, העיצוב האופטי של החיישן, אורך הגל התפעולי של הנפלט, והשימוש בו נעשה שימוש באלגוריתם של אור מתכתי נמוך יותר מ-100,000 אור זרמים, או ממין עמוק, יכול להשתנות על פני אור בהיר עמוק יותר ממרחק של אור בהיר, על פני אור בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר, או ממרחק של אור בהיר בהיר, על פני אור בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר יותר ממרחק של אור בהיר יותר מ-100,000 אור בהיר יותר, או ממרחק של אור בהיר יותר, על פני אור בהיר, או ממרחק של אור בהיר, על פני אור בהיר, על פני אור בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר יותר, על פני אור בהיר יותר ממרחק של חיישן, אור בהיר בהיר יותר ממרחק של חיישן, אור בהיר יותר ממרחק של חיישן, אור בהיר בהיר בהיר בהיר יותר ממרחק של חיישן, על פני אור בהיר, עיצוב אופטי של חיישן, עיצוב אופטי של חיישן, על פני אור בהיר מ-100 אלף אור בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר בהיר ממרחק של חיישן, אור בהיר בהיר

ישנם שלושה מנגנונים עיקריים שבאמצעותם אור מחלחל לרמה אופטית:

1. (ב) ⁇ :0) של photodetectorcioFLT:1 ; אור בהיר מאוד בהיר מניע את המקלט לתוך השעבוד, מה שהופך אותו לא יכול להבחין בין האות המושתת של החיישן מרעש רקע.
2. (FLT:0) צילום מהפך של ההרחבה 1:1 - אור מתמשך מוסיף הטיה DC לפלט המקלט, שינוי סף ההדק וגורם חיובי כוזב (חומר מזוהה כאשר אף אחד לא נוכח) או שלילי כוזב (חומר החמצמצמצוע).
3. (FLT:0)Modulated הפרעות FLT:1 - מקורות אור מבהבים (למשל, 50/60 הרץ פלואורסנט פולסים, נוריות מונעות PWM, או נביחות מתפתלות) יכולים לחקות את תדירות המודולציה של החיישן, כולל לתוך הלהקה האות ושחיתות.

הבנת מנגנונים אלה היא הצעד הראשון לבחירת וליישם טכניקות מיגנציה שמשמרות את השלמות המדידה.

מקורות משותפים של אור מנטר

• אור השמש (שקוף ודיפרפוזה) – החזק ביותר ביישומים חיצוניים כגון חוות טנקים, מאגרים פתוחים, וחגורה מעבירה תחת אורות שמיים.
• פריקה גבוהה של אינטנסיביות (HID) מנורות - בשימוש במחסנים ומתקני ב-High-bay; לייצר אור רחב-ספקטרום עם תוכן אינפרא אדום משמעותי.
• תאורה פלואורת LED - נפוץ בחללים תעשייתיים מקורה; אלה יכולים להתפוגג בתדירות קו (50/60 הרץ) או בנזקים גבוהים יותר, במיוחד כאשר הם מלוטשים.
• חיתוך וחיתוך פלזמה - לייצר דופקים חזקים, רחב פס שיכול להציף חיישנים הפועלים בטווח הנראה או קרוב ל-IR.
• משטחים רפלקטיביים – מתכת מלוטשת, צבע בהיר או זכוכית יכולים "להתמקד" אור מחלחל על ראש החיישן, להגביר את ההתערבות גם כאשר המקור המקורי אינו גלוי ישירות.

סוגים של חיישנים ברמה אופטית וקיימות

חיישני רמה אופטיים מסווגים באופן רחב על ידי עקרון ההפעלה שלהם: דרך-beam (transmissive), רטרו-reflective (reflex), ו diffuse (הסתברות) כל אדריכלות מציגה פגיעות שונות לאור מסובך, והבנה של אלה מדריכים אפשרויות בחירה חיישן עבור סביבות ספציפיות.

דרך Bam (Transmissive) Sensors

בתצורה דרך-beam, הנפלט והמקבל שוכנו ביחידות נפרדות, מתואמים כך שהדבורה האור נעה ישירות מאחד לשני.נוכחות החומר שוברת את הדבורה, מה שגורם לאירוע זיהוי. כי המקלט ממוקם מול הפלט, הוא נחשף לכל האור המתפתל הנכנס אל תוך הפער.10 זה יכול להיות בעייתי כאשר השמש זורחת ישירות לתוך המקלט מקבל דרך חיישנים רגישים יותר מאשר לחץ על ידי שימוש קבוע של לחץ גבוה על ידי לחץ על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ על ידי לחץ גבוה על ידי שימוש קבוע על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ גבוה של לחץ גבוה של קלף אחד (בדרך כלל-ידי לחץ גבוה של קירור) אבל הוא נוטה נמוך יותר מאשר לחץ על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ גבוה של לחץ על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ על ידי לחץ גבוה של לחץ דם גבוה על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ גבוה על ידי לחץ על ידי לחץ על פני שטח אחד על פני שטח אחד (מחץ אחד (מחץ אחד על פני שטח אחד על פני שטח C10.

חיישן רטרו-Reflective (Reflex)

חיישנים חוזרים ומחוזרים את הנפלט והמקבל בדיור יחיד, באמצעות משקף פתע הרכוב מול החיישן.אור הנפלט מהחיישן ומחזיר למקבל.כאשר אובייקט דיור מפריע לדבורה, האור המילוי האחורי מצטמצם או חסם באופן נרחב.

Diffuse (Proximity) Sensors

חיישני דיפוזה יש גם פולש ופלט בלתי נפרד, אבל הם מסתמכים על אור שמשתקף ישירות משטח היעד.אין משקף נפרד משמש.חיישנים אלה הם הרגישים ביותר להפרעות אור ממתח, כי המקלט חייב לזהות השתקפות חלשה יחסית מן המטרה, ואור מתווך יכול בקלות להתגבר על האות. חיישנים רבים diffuse להשתמש בדיכוי אופטי (למשל, שני מקלטים קצרים), עם תפקודים קלים, בדרך כלל, עם מפונקציה קלה, עם כמה לחץ אור פתוח, עם פתורים קצרים, יכול לשפר את הלחץ).

חיישן אופטימיזציה וגלימות

חיישני רמה אופטיים משתמשים בסיבים אופטיים כדי לשאת את קרן האור ועד ומצמץ קטן של תחושה. כי האלקטרוניקה פולטת ופלט ניתן למצוא מרחוק (למשל, בתוך ארון בקרה), קצה רגיש הוא קטן יותר ויכול להיות ממוקם בחללים הדוקים. סיבי חיישנים אופטיים בדרך כלל יש חסינות אור מכומר מעולה, בתנאי שהכבלים מוגנים היטב ואלקטרוניקה הם מבודדים עבור טמפרטורות מגנטיות חזקות, מגנטיות).

פתרונות ל-Minimize Ambient Light Interference

טכניקות רבות – החל מאמצעי מכני פשוט לסינון אלקטרוני מתוחכם – יכולות להפחית באופן דרמטי את ההשפעה של אור מתפתל.הגישה האופטימלית תלויה בסוג החיישן, המאפיינים של האור המפריע, וזמן התגובה הנדרש.

מקורות אור משתנים וזיהוי סינכרוני

הטכניקה הבסיסית ביותר היא לשנות את הנפלט של החיישן בתדירות מסוימת, בדרך כלל בטווח kHz, ולאחר מכן להשתמש בהדגמה סינכרונית ב המקלט. המקלט נועד להגיב רק לדופקים קלים שמתאימים לתבנית Modulation (רוחב פסטה, תדירות, ושלב), ביעילות לדחות התערבות קבועה או לא סינכרונית.

פילטר

מסננים אופטיים שהונחו מול פילטר הבלוק של חיישן מחוץ ללהקת הפליטה הצרה של פולטטר (למשל, רוב החיישנים אינפרא אדום משתמשים במסנן של IR (למשל, 850 nm או 940 nm) שמעביר רק אור קרוב-IR בזמן חיתוך אור גלוי ו-UV גלאז's.זה מפחית באופן דרסטי את ההשפעה של אורות פלואוסטרנטיים (שרבים גלויים) ו-NME) באופן מיידי, כמו גם כן, ו-NUMS (מתאים בצורה משמעותית).

הגנה והבטחות

מחסומים פיזיים ומחוערות מיוחדות יכולים למנוע אור משוטט להגיע למקלט של החיישן. פשוט משקעים, צינורות או baffles המותקנים סביב חלון החיישן לחסום אור מאוחר יותר. עבור יישומים בחוץ, דיור עמיד מזג אוויר עם קונשוף מתפתל יכול לחסל אור ישיר על העדשה. in Dusty או poggy סביבות, מערכת אוויר טיהור שומר על החלון נקי וגם למנוע עצירות כי יכול להתנגשות באופן טבעי חיישנים מפוסקים (ממים) כדי להפחית את המשתנים באופן טבעי חיישנים).

מיקום חיישן ו-Alignment

מיקום זהיר של חיישנים ביחס מקורות אור הסביבה הוא עלות נמוכה עדיין עוצמה של מייגציה. להימנע או להקל על מקלט חיישן ישירות לעבר חלונות, פנסים, או דלתות פתוחות.אם זה בלתי נמנע, להתקין מסך מוטבע או סרט אור מזיז אור.עבור חיישן חיצוני, או להקל על חיישן כך ציר אופטי שלה הוא עובר במיוחד לזווית השמש האופיינית בשיא - זה מצמצם את הקלטים ישירות דרך חיישנים אחוריים (או אחוריים) או מלמטה).

דינמי Threshold הסתגלות והתאמה

חיישנים אופטיים מודרניים משלבים מעגלים אלקטרוניים שעקב מתמיד אחר רמת האור הממוקדת ותואמים את סף הגילוי או קבלת המקלט בזמן אמת.לדוגמה, חיישן עשוי למדוד את photocurrent הבסיס במהלך תקופת "dark" של מחזור המודולציה (כאשר הפלט הוא כבוי) ו subtract זה הערך של האות הממדד במהלך תקופת "הטווח" לעתים קרובות נקרא "התתתתתתתת אור ⁇ " או "לרגע מתקדם" (למשל, כאשר אנו ממליצים על ידי שינוי מהיר יותר).

טכנולוגיות מתקדמות ל- Robust Level Sensing

כמו אוטומציה תעשייתית דורש אמינות גבוהה יותר וזמני תגובה מהירים יותר, יצרני חיישן משלבים עיבוד אותות דיגיטליים מתקדמים (DSP) ואלגוריתמי למידת מכונה כדי להפחית עוד יותר את ההשפעה של אור מסובך.

עיבוד אותות דיגיטליים (DSP) ושחיתות

במקום גילוי פשוט amplitude, חיישנים המבוססים על DSP מדגימים את אות המקלט וליישם אלגוריתמים המתווה את הגלום המתקבל עם תבנית מאוחסן של רצף מודולציה המועברת על ידי DSP גישה זו, המכונה "מסנן תואם", ממקסמת את יחס האות ל-noise ויכולה לחלץ אות חלש קבור ברעש חזק.DSP מאפשר גם ניתוח תדיר כדי לזהות ולא לתקן את 120 ההפרעות תקופתיות כגון ספקטרום) ל-R.

Time-of-Flight (ToF) LIDAR Sensors

חיישני הזמן של טיסה מודדים את זמן העיגול של דופק לייזר קצר כדי לקבוע מרחק. כי הם משתמשים הדופק צר מאוד (nanothers) עם כוח שיא גבוה, והם מודדים זמן ולא amplitude, חיישני ToF הם חסינים לחלוטין לאור מחמצן זעיר - המקלט רק "מחפשים" עבור דופק בזמן קצר מאוד זמן (כמה ננומטרים מודרניים יכולים לפעול באופן קבוע יותר ויותר, כלומר, הם יכולים לפעול באופן קבוע יותר ויותר, עם חומרים מחמצן, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, אבל הם רגילים, יותר ויותר, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, אבל הם מסוגלים לפעול באופן קבוע, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, יותר ויותר, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, אבל הם יכולים להיות יותר ויותר, יותר ויותר, עם זאת, יותר ויותר, אבל הם יכולים, יותר ויותר, יותר ויותר, יותר ויותר, יותר ויותר, יותר ויותר, יותר ויותר, עם זאת, עבור דופק עבור דופק עבור דופק, עם זאת, עבור חלון זמן קצר יותר ויותר, יותר ויותר, עבור אדפטים, עבור אדפטומטיים רגילים, עבור חיישנים רגילים, עבור חיישנים רגילים, עבור חיישנים רגילים, יותר ויותר, יותר ויותר, אבל הם יכולים, אבל

אירועים חכמים - «Triggered Algorithms

כמה חיישנים תעשייתיים עכשיו תכונה אינטליגנציה בקצה: הם לומדים את התבנית הצפויה של אור מזווית זמן (למשל, בשל מחזורי היום / הלילה או לוח הזמנים של מכונות) ומעבירים אוטומטית בין מצבי זיהוי שונים.לדוגמה, בשעות היום כאשר אור השמש מציג רעש, החיישן עשוי להגביר את עומק המודולציה שלו או לעבור לתדירות גבוהה יותר. אלגוריתמים אלה יכולים גם לזהות "קאקשן" על ידי תהליך של קריאה כוזבת למנוע נפיחות זמנית של אור מרגיעה.

תוצאות חיפוש Case Studies

מיכלים כימיים עם חשיפה ישירה לאור השמש

במפעל לעיבוד כימי, מיכלי אחסון בחוץ לחומצות ופתקים זקוקים לגילוי ברמה גבוהה של מערכות ניטור בטיחות.המתקן נתקל באור השמש אינטנסיבי (עד 90,000 ליטר בצד הדרומי של הטנקים) וצליפים חולפים תכופים שיצרו שינויים מהירים באור מקוטב, לאחר שחיישנים מסורתיים IR סבלו מאזהרות שווא בשעות אחר הצהריים הבהירות.

קו בוטלינג תחת תאורה גבוהה

קו בוטלינג של משקאות השתמש חיישנים אופטיים diffuse כדי לזהות נוכחות של בקבוקי PET לפני מילוי.המתקן היה מואר על ידי מנורות נתרן בלחץ גבוה (HPS) (אור צהוב) אשר יצר חזק 60 הרץ flicker.החיישנים הקיימים, אשר השתמש גם חסימה בסיסית 800 nm LED מודולה 1Hz, לעתים מתגעגע כאשר flicker לתוך ספקטרום 589-קו) משולבת עם דפוס וידאו ארוך (ncontectd) עם nPTD) סגסוגת ארוך (NPTD) היה משולב עם סגסוגת וידאו סגסוגת).

מסקנה

התערבות אור שאפתנית נותרה אחת הבעיות הנפוצות והמאתגרות ביותר בהפצה של חיישנים ברמה אופטית על פני יישומים תעשייתיים.הבחירה של סוג חיישן הנכון - דרך-באם, רטרו-reflective, או diffuse - בשילוב עם אסטרטגיות מיליטנטיות מתאימות כגון מקורות אור מודולים, סינון אופטי, הגנה, והתאמה של פיצוי אלקטרוני, יכול למעשה לחסל קוראות ולהבטיח ביצועים חזקים כמו טכנולוגיות מהירות, אפילו יותר, לחץ על פני טווח מהיר יותר, לחץ על ידי פונקציות מהירות יותר, אשר יכולות להיות יותר, פעולות אופטיות יותר, פעולות אופטיות יותר, אשר משמשות יותר, עיבוד של אלגוריתמיות יותר, אלגוריתמיות של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים אופטיות יותר, אלגוריתמים אופטיות יותר, אשר מסייעות יותר, כדי לשפר את האלגוריתמים אופטיות, אופטימיזציה של שיטות עיבוד של שיטות עיבוד של אלגוריתמים אופטיות, אלגוריתמים אופטיות יותר, אשר מסייעות יותר, אלגוריתמים אופטית של אלגוריתמים, אשר יכולות להיות יותר, אלגוריתמים אופטית של אלגוריתמים, כדי לשפר את יעילות יותר, אלגוריתמים, אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של שיטות הפעלה מחדש של אלגוריתמים, אלגוריתמים,