Електронні датчики для поліграфічних машин

Матеріал підготував С.П. Вартанян, к.т.н., доцент МГУП

Сепаратні датчики

В сепаратних (від separate - відокремлювати, окремий) датчиках (ил. 1) випромінювач (світлодіод, інфрачервоний випромінює діод або напівпровідниковий лазер) міститься в окремому корпусі. Корпус, як правило, циліндричної форми, може бути з зовнішньої різьбою (наприклад, М12 або М18), що полегшує його монтаж за місцем і дозволяє здійснити фінішну юстування уздовж оптичної осі. У подібному ж індивідуальному корпусі розміщується і приймач випромінювання (фотодіод або фототранзистори). На робочих торцях корпусів встановлена Лінзова оптика. Всередині корпусів можуть бути розміщені і інші електронні елементи датчика -- передпідсилювачі, індикатори і т.п. При мініатюрному виконанні ці електронні елементи, а також вихідна апаратура датчика (наприклад, реле) розташовуються в окремому корпусі. Там же міститься і джерело живлення датчика. До мережі (220 В, 50 Гц) блок підключається за допомогою мережевого кабелю в захисній оболонці і з проводом заземлення. Корпуси випромінювача і приймача мають кабельні висновки (що живить і сигнальний) із захистом від електромагнітних перешкод, що під'єднуються до блоку живлення.

Сепаратні датчики найбільш універсальні. Вони призначені для роботи в світлі, що проходить. Для цього і випромінювач і приймач мають бути встановлені на одній оптичній осі, на певній відстані один від одного. У залежності від призначення, це відстань може обчислюватися міліметрами, сантиметрами і навіть метрами. У проміжку між випромінювачем і приймачем може знаходитися або переміщатися контрольований об'єкт. Спрацьовування датчика відбувається при появі або зникнення об'єкта (залежно від електронної схеми датчика), а також у разі істотної зміни оптичної щільності ( "на просвіт ").

Датчики такого типу можуть використовуватися для контролю проходження, а також рахунки штучної продукції або як світлові бар'єри (в оздоблювальних машинах), для контролю подвійного листа (на столі самонаклада листових машин), для виявлення місця склеювання (на рулонних машинах) та ін

Технічно можливе використання таких датчиків і в режимі роботи "на відображення ". Підготовку до роботи в цьому випадку допоможе здійснити професійно підготовлений фахівець з оптоелектроніці.

Вилкове датчики

Датчики в вилкообразного корпусі (для стислості і за аналогією з зарубіжної термінологією: fork type sensors - датчики Вилкове типу) мають випромінювач і приймач в одному корпусі і на одній оптичній осі (ил. 2). У простір між ними може міститися (і переміщатися там) об'єкт контролю, скажімо, край паперового полотна, для чого і надається конструкції корпусу вилкообразного конфігурація. В одному з "зубців" вилки поміщається випромінювач (як правило, інфрачервоний випромінює діод), а в другому - приймач випромінювання (частіше за все, фотодіод і навіть два фотодіода на поворотній платформочке). В основній частині корпусу розташовуються радіодеталі електронної схеми.

Відстань між "зубцями" вилки становить кілька міліметрів (іноді -- кілька сантиметрів), воно незмінно і тому при монтажі датчика оптична юстирування не потрібно. Датчики цього типу випускаються як правило в металевому корпусі і практично не потребують догляду в процесі експлуатації. Тільки при роботі в умовах високої запиленості час від часу необхідно протирати чистою м'якою серветкою оптичні скла.

Вилкове датчики можна використовувати як циклових, для синхронізації будь-яких операцій з циклами обертання головного вала машини. Для цього в щілину вилки вводиться непрозорий диск з прорізом або виступом (залежно від тривалості і полярності необхідного циклового імпульсу). Диск приводиться в рух від головного валу і в схему управління раз на цикл датчик подає при обертання вала імпульси, синхронізуючі роботу схеми зі швидкістю руху машини.

З допомогою таких датчиків можна стежити за осьової приведення паперового полотна в рулонних машинах. Для цього потрібно взяти дві пари датчиків і в кожній парі розташувати датчики із зсувом один до одного на величину допустимого осьового зміщення паперового полотна. Або, про що згадувалося вище, взяти два датчика, в кожному з яких встановлено по два фотоприймача на рухомий платформочке. Поворотом цієї платформочкі можна змінювати допустиму відстань осьового зсуву полотна. Датчики встановлюються за протилежних країв полотна так, щоб край полотна проходив між двома зсунутими друг щодо одного приймачами (один з них відкритий для світлового потоку випромінювача, а інший - перекритий папером). При зсуві полотна в ту чи іншу бік, який перевищує допустиму величину, обидва приймача одного краю виявляться відкритими, а іншого - перекритими папером, що стане сигналом про необхідність зсуву полотна в протилежному напрямку.

Световодние датчики

Датчики з оптоволоконними (fibre optic) світловода (ил. 3) застосовують там, де необхідно пропустити світловий потік по криволінійної траєкторії, що іноді необхідно у важкодоступних місцях. В іншому їх параметри практично аналогічні параметрами сепаратних датчиків, за винятком того, що робітники торці світловодів випромінювача і приймача можуть розлучатися на відстань, обмежену довжиною самих світловодів (кілька десятків сантиметрів). При цьому зазначені торці повинні бути звернені один до одного і розташовуватися на одній оптичній осі.

Існують розгалужені світлопроводи, у яких оптичні волокна випромінювача і приймача зводяться до одного торця. У цьому випадку прилад перетворюється на датчик рефлекторного типу і працює на відбитому світловому потоці. При цьому робочий торець повинен бути розташований у безпосередній близькості від контрольованого об'єкта.

Рефлекторні датчики

Рефлекторні (від reflect - відображати) датчики (ил. 4) працюють на відбитому від контрольованого об'єкту світловому потоці. При цьому об'єкт повинен знаходитися в точці перетину оптичних осей випромінювача і приймача, розташованих в одній площині під дзеркальними кутами до нормалі контрольованої поверхні. Об'єктом як правило служить запечатана або незапечатаний поверхню паперового полотна. Вимірювання дзеркальної складової відбитого від об'єкта потоку випромінювання робить сигнал датчика практично байдужим до того, запечатана або не запечатаний контрольована поверхню. Більшою мірою цьому сприяє і застосування в якості випромінювачів інфрачервоних випромінюючих діодів.

Такі датчики добре справляються із завданням контролю обриву полотна в рулонних машинах. Датчик налаштовується на присутність паперового полотна в його робочої зоні. У разі обриву, об'єкт контролю, а разом з ним і світловий потік на фотоприймач (фотодіод) зникає і датчик миттєво реагує на це зміною рівня сигналу (як відомо, фотодіоди є найбільш швидкодіючими оптоелектронним елементами).

Рефлекторні датчики можуть застосовуватися для контролю проходження штучних об'єктів, положення стопи аркушів паперу і т.п. Єдиною умовою успішної роботи датчика є розташування контрольованого об'єкту на фокусній відстані від нього (в точці перетину оптичних осей випромінювача і приймача).

Рефлекторні датчики з катафотів

Рефлекторні датчики з розташованим на відстані від них катафотів (ил. 5) мають схожу з попереднім типом конструкцію, але випромінювач і приймач розташовані під значно меншими дзеркальними кутами.

В цьому випадку точка перетину оптичних осей випромінювача і приймача може знаходитися в декількох метрах від корпусу датчика. У цій точці закріплюється пористий світловідбивачі - катафот - пластмасове виріб з комірчастої дзеркальною поверхнею, типу тих, що використовуються на велосипедах для відбиття світла автомобільних фар.

Об'єкт контролю може розміщуватися і переміщатися в просторі між катафотів і корпусом датчика. Його наявність там або відсутність викликає зміна сигналу. Такі датчики можуть використовуватися для стеження за великогабаритними об'єктами, наприклад стопою або рулоном папери.

Мініатюрні датчики

Мініатюрні датчики рефлекторного типу містять в малогабаритному корпусі (ил. 6) випромінювач (випромінює діод) приймач (фотодіод), а також мінімальні елементи оптики (по однієї лінзі на випромінювач і приймач). Інша апаратура датчика розміщується, як правило, в корпусі джерела живлення.

Датчики такого типу використовуються, наприклад, в системах контролю рівняння листа у передніх упорів на столі самонаклада листової друкарської машини. По лінії рівняння листа може бути розташовано три і навіть п'ять датчиків - залежно від довжини передньої кромки папери. При правильному підході листа до лінії упорів (передня кромка листа паралельна лінії упорів) всі датчики повинні отримати відбитий від паперу світловий потік і видати в схему управління відповідний сигнал. Якщо лист підійде до цієї позиції з перекосом, то датчики, до яких лист не дійшов, залишаться не "засвіченим", пристрій управління розшифрує цю комбінацію сигналів і видасть команду на відключення натиску і припинення руху листа.

Можливі і інші області застосування таких датчиків. У мініатюрному виконанні виготовляються також датчики Вилкове типу і сепаратні (про що згадувалося вище).

Кожен тип датчиків випускається в декількох різновидах (серіях) і по каталогу виробів фірми-виробника можна підібрати (отримавши необхідні консультації) підходящий варіант для конкретних умов застосування.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.newsprint.ru