Cảm biến sợi quang Wenglor – Nhìn chính xác ở những vị trí khó tiếp cận

Không phải điểm kiểm tra nào trong máy cũng đủ rộng để lắp một cảm biến quang hoàn chỉnh. Nhiều chi tiết cần nhận diện nằm sâu trong rãnh, sát bộ gá hoặc giữa các cơ cấu chuyển động.

Tại những vị trí như vậy, kích thước cảm biến trở thành trở ngại lớn. Việc cố gắng bố trí một thiết bị dạng khối có thể làm thay đổi kết cấu máy.

Cảm biến sợi quang Wenglor giải quyết bài toán theo một cách khác. Phần xử lý tín hiệu được đặt cách xa khu vực phát hiện. Chỉ đầu sợi quang nhỏ gọn tiếp cận vị trí cần kiểm tra.

Cấu trúc này mang lại sự linh hoạt rõ rệt khi thiết kế máy. Người dùng có thể đưa ánh sáng vào khe hẹp mà không phải đặt toàn bộ linh kiện điện tử tại đó.

Cảm biến sợi quang Wenglor không chỉ là một sợi cáp

Một hệ thống hoàn chỉnh gồm hai thành phần chính. Đó là bộ khuếch đại quang và sợi dẫn sáng phù hợp.

Bộ khuếch đại đóng vai trò xử lý tín hiệu

Bộ khuếch đại chứa nguồn sáng, bộ thu và mạch phân tích. Ánh sáng được đưa vào sợi quang rồi truyền đến khu vực kiểm tra.

Sau khi tương tác với vật thể, tín hiệu ánh sáng quay trở lại bộ khuếch đại. Thiết bị so sánh cường độ nhận được với ngưỡng đã cài đặt.

Khi giá trị thay đổi đủ lớn, đầu ra sẽ chuyển trạng thái. Tín hiệu sau đó được gửi đến PLC hoặc hệ thống điều khiển máy.

Bộ khuếch đại có thể được lắp trên thanh DIN trong tủ điện. Cách bố trí này giúp phần điện tử tránh xa nhiệt, dầu và rung động.

Đầu sợi quang trở thành “con mắt” của hệ thống

Sợi quang không tự xử lý dữ liệu. Nhiệm vụ chính của nó là truyền ánh sáng từ bộ khuếch đại đến vị trí cần quan sát.

Đầu sợi có kích thước nhỏ hơn đáng kể so với cảm biến thông thường. Nó có thể được gắn trong rãnh hẹp, đầu kẹp robot hoặc cụm dẫn hướng.

Wenglor cung cấp nhiều dạng đầu khác nhau. Người dùng có thể chọn đầu trụ ren, đầu phẳng, đầu chữ L hoặc phiên bản thu nhỏ.

Sự đa dạng này giúp cảm biến thích nghi với kết cấu máy. Nhà thiết kế không cần thay đổi toàn bộ cơ cấu chỉ để tạo chỗ lắp thiết bị.

Hai phương pháp phát hiện của cảm biến sợi quang Wenglor

Nguyên lý làm việc cần được chọn trước khi xác định model. Hai phương pháp phổ biến gồm phản xạ trực tiếp và thu phát độc lập.

Phản xạ trực tiếp cho vị trí chỉ lắp được một phía

Đầu phát và đầu thu được bố trí gần nhau. Ánh sáng chiếu vào vật rồi phản xạ trở lại đầu sợi.

Phương pháp này thuận tiện khi không thể tiếp cận phía đối diện. Việc lắp đặt cũng cần ít giá đỡ hơn.

Khả năng nhận diện phụ thuộc vào lượng ánh sáng phản hồi. Màu sắc, độ bóng và khoảng cách đều ảnh hưởng kết quả.

Cấu hình phản xạ phù hợp kiểm tra linh kiện trong ổ gá. Nó cũng được dùng để xác nhận chi tiết trước khi máy thực hiện công đoạn tiếp theo.

Thu phát độc lập cho khả năng phát hiện ổn định

Một đầu sợi làm nhiệm vụ phát sáng. Đầu còn lại được đặt đối diện để tiếp nhận chùm sáng.

Vật thể được nhận diện khi đi qua và chắn đường truyền. Kết quả ít phụ thuộc màu sắc bề mặt hơn chế độ phản xạ.

Phương pháp này phù hợp đếm chi tiết nhỏ hoặc kiểm tra sản phẩm chuyển động nhanh. Tuy nhiên, hai đầu sợi phải được căn chỉnh đúng trục.

Nếu cơ cấu máy rung mạnh, giá đỡ cần đủ cứng. Việc lệch trục có thể làm suy giảm lượng ánh sáng tới đầu thu.

Nên dùng sợi quang nhựa hay sợi quang thủy tinh?

Vật liệu sợi quyết định độ linh hoạt và khả năng chịu môi trường. Không nên chọn chỉ dựa trên giá thành.

Sợi quang nhựa dành cho máy có không gian hạn chế

Sợi nhựa có độ mềm và bán kính uốn nhỏ. Loại này thích hợp khi dây phải đi vòng qua nhiều cơ cấu.

Người dùng có thể cắt một số phiên bản theo chiều dài cần thiết. Quá trình lắp đặt nhờ đó gọn hơn và hạn chế phần dây dư.

Sợi nhựa phù hợp máy đóng gói, lắp ráp điện tử và đầu kẹp robot. Các phiên bản high-flex còn đáp ứng vị trí chuyển động thường xuyên.

Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt và hóa chất cần được kiểm tra kỹ. Không nên sử dụng loại tiêu chuẩn tại khu vực vượt giới hạn cho phép.

Sợi quang thủy tinh dành cho điều kiện khắc nghiệt

Sợi thủy tinh phù hợp khu vực có nhiệt độ cao hoặc tiếp xúc môi trường công nghiệp nặng. Vỏ bảo vệ có thể được lựa chọn theo từng ứng dụng.

Đầu sợi có thể được đưa gần lò nhiệt hoặc khu vực hàn. Bộ khuếch đại vẫn được đặt tại vị trí mát và dễ thao tác.

So với sợi nhựa, sợi thủy tinh cần được bảo vệ tốt hơn trước uốn gập. Việc bẻ cong quá mức có thể làm suy giảm tín hiệu.

Theo hướng dẫn công nghệ của Wenglor, ứng dụng trên 85°C nên cân nhắc sợi thủy tinh bọc thép hoặc silicone. Cấu hình cuối cùng phải được đối chiếu theo nhiệt độ thực tế. Thông tin kỹ thuật từ Wenglor.

P1XD đưa việc cài đặt sợi quang sang một cấp độ mới

Dòng P1XD được Wenglor phát triển cho các hệ thống cần kích thước gọn nhưng vẫn yêu cầu khả năng cấu hình linh hoạt.

Thiết kế mô-đun cho phép kết hợp bộ khuếch đại với nhiều loại sợi nhựa hoặc sợi thủy tinh. Việc khóa đầu sợi và lắp thanh DIN được thực hiện thuận tiện.

P1XD0 đơn giản cho yêu cầu đóng mở cơ bản

Nhóm P1XD0 hướng đến những ứng dụng không cần quá nhiều tham số. Điểm chuyển có thể được điều chỉnh trực tiếp bằng biến trở.

Cách vận hành này quen thuộc với kỹ thuật viên. Thời gian thiết lập được rút ngắn khi yêu cầu chỉ là phát hiện có hoặc không.

Model P1XD012 sử dụng ánh sáng đỏ và hỗ trợ IO-Link. Thiết bị có chế độ tốc độ cao đạt khoảng 1,8 kHz.

P1XD1 phù hợp dây chuyền cần quan sát tín hiệu rõ ràng

P1XD1 được trang bị màn hình để hiển thị ngưỡng chuyển và giá trị ánh sáng nhận được. Người vận hành dễ đánh giá độ dự phòng tín hiệu hơn.

Một số phiên bản hỗ trợ NFC, ứng dụng weCon và IO-Link. Việc lưu hoặc điều chỉnh tham số vì vậy thuận tiện hơn.

P1XD101 sử dụng ánh sáng đỏ và đạt tần số chuyển mạch 7 kHz. P1XD121 dùng ánh sáng xanh với tốc độ tương đương.

Ánh sáng xanh thường được cân nhắc khi xử lý bề mặt tối hoặc khó phản xạ. Model cuối cùng vẫn cần thử theo vật mẫu.

P1XD2 dành cho hệ thống tốc độ cao và nhiều điểm kiểm tra

P1XD2 sử dụng nguồn sáng hai màu. Chế độ ánh sáng hồng được tạo bằng cách kích hoạt đồng thời LED đỏ và xanh.

Cách kết hợp này giúp tăng công suất ánh sáng trong một số điều kiện khó. Thiết bị còn hỗ trợ mạng multi-unit cho nhiều điểm kiểm tra gần nhau.

Dòng P1XD2 có tần số chuyển mạch gần 10 kHz. Đây là lựa chọn đáng chú ý cho máy đóng gói hoặc lắp ráp tốc độ cao.

Tính năng hiệu chỉnh động hỗ trợ bù thay đổi do bụi và lão hóa. Chế độ nhận diện bước nhảy đánh giá sự biến đổi tín hiệu thay vì chỉ dựa vào giá trị tuyệt đối. Xem công nghệ P1XD của Wenglor.

Bảng tham khảo bộ khuếch đại sợi quang Wenglor

Model	Nguồn sáng	Cài đặt	Tần số chuyển mạch	Điểm nổi bật
P1XD012	LED đỏ	Biến trở	Đến 1,8 kHz	Thiết lập đơn giản, IO-Link
P1XD101	LED đỏ	Màn hình, NFC	7 kHz	Hiển thị ngưỡng và tín hiệu nhận
P1XD121	LED xanh	Màn hình, NFC	7 kHz	Phù hợp bề mặt khó nhận diện
P1XD214	LED đỏ, xanh và ánh sáng hồng	Màn hình, NFC	9,8 kHz	Multi-unit, tốc độ cao
ODXS959	LED đỏ	Màn hình đồ họa	Theo cấu hình	Phù hợp hệ thống nhiều đầu sợi

Thông số trong bảng hỗ trợ định hướng ban đầu. Đầu ra, kết nối và chức năng phải được xác nhận theo mã đầy đủ.

Các loại sợi quang Wenglor có thể kết hợp

Wenglor cung cấp nhiều kiểu sợi để đáp ứng vị trí lắp khác nhau. Mỗi mã có phạm vi, chiều dài và vật liệu riêng.

FRS01-2M-10 thuộc nhóm phản xạ trực tiếp. Sản phẩm có chiều dài sợi 2 m và phù hợp kiểm tra từ một phía.

FTS01-2M-10 sử dụng nguyên lý thu phát độc lập. Cấu hình này được dùng khi cần khả năng phát hiện ổn định hơn.

FTH01-2M-10HF là phiên bản có độ linh hoạt cao. Sản phẩm phù hợp đầu gắp hoặc cơ cấu chuyển động lặp lại.

FRS07-2M-05C sử dụng cách bố trí sợi đồng trục. Thiết kế này hỗ trợ nhận diện chính xác mà ít phụ thuộc hướng vật đi vào.

K22 là sợi thu phát có đầu phát sáng bên hông. Khi kết hợp thấu kính LA29, phạm vi có thể được mở rộng đáng kể.

Với chi tiết rất nhỏ, thấu kính LA27 là một lựa chọn tham khảo. Theo Wenglor, phụ kiện này có thể hỗ trợ nhận diện vật từ 100 µm trong cấu hình phù hợp.

Khi nào sợi quang hiệu quả hơn cảm biến quang thu nhỏ?

Kiểm tra linh kiện trong ổ gá sâu

Đầu cảm biến thông thường có thể va chạm cơ cấu gá. Sợi quang chỉ cần một lỗ lắp rất nhỏ.

Kỹ thuật viên có thể đưa đầu sáng đến sát vị trí linh kiện. Bộ khuếch đại được đặt bên ngoài để dễ theo dõi.

Phát hiện bo mạch tại nhiều trạm liên tiếp

Các module vận chuyển PCB thường có thành dẫn hướng hẹp. Không gian này khó bố trí nhiều cảm biến dạng khối.

Sợi quang đầu góc có thể được gắn vào thành module. Bộ khuếch đại multi-unit giúp quản lý nhiều vị trí từ một cụm thiết bị.

Wenglor đã giới thiệu ứng dụng phát hiện PCB bằng phương pháp multiplex. Giải pháp giúp hạn chế ảnh hưởng giữa các điểm kiểm tra đặt gần nhau. Ứng dụng PCB của Wenglor.

Theo dõi sản phẩm gần nguồn nhiệt

Đưa toàn bộ cảm biến điện tử đến gần nguồn nhiệt có thể làm giảm tuổi thọ. Sợi quang cho phép tách phần quan sát khỏi bộ xử lý.

Đầu sợi chịu nhiệt được bố trí gần khu vực sản xuất. Bộ khuếch đại vẫn nằm trong tủ điện hoặc vùng nhiệt thấp.

Phát hiện chi tiết chuyển động rất nhanh

Linh kiện nhỏ có thể đi qua vùng kiểm tra trong thời gian rất ngắn. Bộ khuếch đại chậm dễ làm hệ thống bỏ sót sản phẩm.

Các phiên bản P1XD tốc độ cao cho thời gian phản hồi ngắn. Khi kết hợp đầu sợi phù hợp, hệ thống có thể kiểm soát từng chi tiết chính xác hơn.

Chọn cảm biến sợi quang phải bắt đầu từ đầu sợi

Nhiều người chọn bộ khuếch đại trước rồi mới tìm dây quang. Cách làm này có thể dẫn đến cấu hình không phù hợp cơ khí.

Trước tiên, cần xác định vị trí lắp và hướng phát hiện. Kỹ thuật viên phải biết có thể tiếp cận một phía hay cả hai phía.

Kích thước vật nhỏ nhất cũng rất quan trọng. Chi tiết càng nhỏ càng cần điểm sáng tập trung và khả năng căn chỉnh tốt.

Tiếp theo, cần xác định nhiệt độ, hóa chất và mức độ chuyển động. Những dữ liệu này quyết định lựa chọn sợi nhựa, sợi thủy tinh hoặc phiên bản high-flex.

Cuối cùng mới lựa chọn bộ khuếch đại. Tần số chuyển mạch, kiểu đầu ra, màn hình và giao tiếp phải tương thích hệ thống điều khiển.

Lưu ý khi lắp đặt cáp quang Wenglor

Sợi quang không được gập tại một điểm quá nhỏ. Bán kính uốn cần tuân theo tài liệu của đúng model.

Đầu sợi phải được cắt bằng dụng cụ phù hợp. Bề mặt cắt không phẳng sẽ làm suy giảm lượng ánh sáng truyền qua.

Không nên để đầu quang bám dầu hoặc bụi kéo dài. Lớp bẩn có thể làm thay đổi cường độ ánh sáng nhận được.

Với chế độ thu phát, hai đầu cần được căn thẳng trục. Giá đỡ phải đủ chắc để hạn chế sai lệch khi máy rung.

Khi kết nối vào bộ khuếch đại, đầu phát và đầu thu phải được đặt đúng cổng. Sau khi khóa, cần kiểm tra lại giá trị tín hiệu trên màn hình.

Báo giá cảm biến sợi quang Wenglor chính hãng

Hoàng Thiên Phát cung cấp bộ khuếch đại, sợi dẫn sáng và phụ kiện Wenglor Việt Nam theo từng yêu cầu.

Khách hàng có thể gửi model cũ hoặc hình ảnh vị trí lắp. Nếu chưa có mã, hãy cung cấp kích thước vật và khoảng cách phát hiện.

Thông tin về nhiệt độ, tốc độ máy và kiểu đầu ra cũng cần được xác định. Bộ phận phụ trách sẽ kiểm tra cấu hình trước khi báo giá.

Một hệ thống sợi quang chỉ hoạt động tốt khi đầu sợi và bộ khuếch đại được chọn đồng bộ. Lựa chọn đúng ngay từ đầu giúp máy phát hiện ổn định và dễ bảo trì hơn.