Capteurs Fibre Optique
Produits : Fibres
Ligne complète d'unités de fibre, à fibre incassable, longue portée et spot fin. Choisissez le modèle le mieux adapté à votre application
Produits : Amplificateurs
Un amplificateur avec une affichage OLED lumineux, alliant performances et facilité d’utilisation.
En plus de sa MEGA puissance, la sér ie FS-N (FS-neo) présente une facilité de réglage sans précédent, en un seul clic.
Nouveau capteur numérique à fibre optique MEGA-puissant, MEGA-convivial et MEGA-stable FS-V30. Faisceau de forte puissance permettant une détection stable dans les environnements agressifs.
Un capteur à fibre optique est un instrument qui mesure la lumière émise par une LED (ou un autre dispositif) à des fins de détection. Ces dispositifs sont le plus souvent utilisés dans des environnements d’automatisation industrielle.
Les capteurs à fibre optique comportent deux éléments distincts : un amplificateur et des têtes de capteur. L’amplificateur contient « le cerveau » du capteur ainsi que la source lumineuse. Les câbles/têtes à fibre optique servent uniquement à transmettre et recevoir la lumière.
Comme les têtes de détection ne comportent aucun composant électronique, les capteurs à fibre optique sont couramment utilisés dans les espaces restreints, les environnements difficiles, ou simplement là où d’autres capteurs ne peuvent pas être utilisés.
Principes des capteurs à fibre optique
Les capteurs à fibre optique détectent l’état d’une cible en émettant de la lumière vers ou à travers celle-ci, puis en mesurant l’augmentation ou la diminution de la lumière reçue.
Principes optiques des capteurs à fibre optique
Les propriétés de la lumière incluent la propagation en ligne droite, la réfraction et la réflexion. Les capteurs à fibre optique exploitent ces propriétés pour permettre différents types de détection.
Réflexion spéculaire et rétroréflexion
La réflexion spéculaire est une réflexion où l’angle d’incidence et l’angle de réflexion de la lumière sont identiques sur une surface plane telle qu’un miroir ou une vitre. La rétroréflexion est une réflexion où la lumière projetée sur deux surfaces réfléchissantes montées à angle droit est renvoyée par ces deux surfaces et repart dans la direction opposée à la lumière incidente.
Réfraction
La lumière se propage normalement en ligne droite dans l’air ou dans l’eau. Cependant, lorsque la lumière traverse une surface limite entre des matériaux ayant des indices de réfraction différents, sa direction de propagation change. Ce phénomène est appelé réfraction.
Polarisation
Les ondes lumineuses oscillent normalement dans des directions variées. La polarisation consiste à limiter cette oscillation à une seule direction. Les dispositifs qui restreignent la direction d’oscillation sont appelés filtres polarisants. Toutefois, un filtre polarisant qui limite l’oscillation dans une direction donnée bloquera la lumière dont l’oscillation est restreinte dans la direction perpendiculaire.
Principes de détection des capteurs à fibre optique
Il existe plusieurs types de capteurs à fibre optique. Les méthodes de détection incluent le faisceau barrage, la réflexion, la rétroréflexion et la réflexion définie. Chaque méthode est utilisée pour des applications et des cibles différentes.
Modèles à faisceau barrage
Les modèles à faisceau barrage comportent un émetteur et un récepteur installés face à face. Lorsque la cible passe entre l’émetteur et le récepteur, la lumière est bloquée, et la détection s’effectue en mesurant la diminution de l’intensité lumineuse reçue. Les distances de détection vont de quelques centimètres à plusieurs mètres. La stabilité est assurée par une forte résistance à la poussière et aux salissures. Les cibles opaques peuvent être détectées quel que soit leur réflectance, leur couleur ou leur matériau.
Modèles en réflexion
Avec les modèles en réflexion, la lumière émise par un émetteur atteint la cible et la lumière réfléchie revient vers le récepteur. La détection de la cible repose sur la quantité de lumière réfléchie reçue par le récepteur. Les distances de détection allant de quelques centimètres à plusieurs mètres, le réglage lors de l’installation est extrêmement simple. La détection est possible même pour de petites cibles.
Modèles à rétroréflexion
Les modèles à rétroréflexion détectent la quantité de lumière renvoyée par un réflecteur installé face à l’émetteur. La lumière provenant du réflecteur est bloquée lorsqu’une cible la traverse, ce qui réduit la quantité de lumière reçue. Les cibles sont détectées en mesurant cette réduction. L’installation est simple, avec des distances de détection allant de quelques centimètres à plusieurs mètres. La détection est également moins sensible à la couleur ou à l’angle de la cible, et les cibles opaques peuvent être détectées quelle que soit leur forme, leur couleur ou leur matériau.
Modèles à réflexion définie
Dans les modèles à réflexion définie, la lumière est émise et reçue selon un angle précis, créant un point d’intersection à une distance fixe. Cela garantit que la détection s’effectue uniquement à l’endroit où les axes optiques se croisent. Ces modèles sont souvent utilisés lorsque la cible est relativement proche et que la suppression de l’arrière-plan est importante.
Modèles à réflexion diffuse
Avec les modèles à réflexion diffuse, la lumière est émise et la cible elle-même renvoie la lumière vers le capteur. L’émetteur et le récepteur sont regroupés dans un même boîtier, ce qui élimine la nécessité d’un récepteur ou d’un réflecteur séparé. Toute cible réfléchissante peut être détectée, et les couleurs peuvent également être différenciées.
Avantages des capteurs à fibre optique
Les capteurs à fibre optique sont compacts car le circuit de détection est situé dans l’amplificateur, ce qui permet une détection même dans les espaces restreints. L’installation et le réglage sont simples, et les dispositifs offrent une forte résistance environnementale : ce ne sont là que quelques-uns des avantages offerts par les capteurs à fibre optique.
Les têtes à fibre optique sont compactes et idéales pour un montage dans des espaces restreints. De plus, le câble reliant les têtes à fibre optique est très flexible, ce qui permet un cheminement de câble facile. Par exemple, le montage sur un bras robotisé est courant pour les fibres optiques.
Par ailleurs, comme les unités de fibre ne comportent aucun circuit électrique, elles résistent à la température, à l’humidité, aux vibrations, aux chocs et aux fluides. Cela garantit une grande fiabilité de fonctionnement, même dans les lieux soumis à des perturbations électriques.
La plupart des capteurs à fibre optique utilisent la lumière d’une LED pour détecter les cibles, ce qui permet la détection d’une grande variété de matériaux. Cela permet également des temps de réponse plus rapides que d’autres types de capteurs.
Une grande variété de matériaux cibles peut être détectée, notamment le métal, le verre, le plastique, le bois et même les liquides. Une détection stable est également possible pour des matériaux à faible réflectivité tels que le caoutchouc ou la mousse, en augmentant la quantité de lumière émise. Certains modèles disposent également d’un commutateur permettant de régler l’intensité lumineuse afin de résoudre les problèmes de saturation causés par un excès de lumière. La lumière est émise par l’unité de fibre à grande vitesse, et le capteur à fibre optique ne comporte aucune pièce mobile, ce qui réduit considérablement les temps de fonctionnement et de réponse.
Il existe plusieurs méthodes de détection pour les capteurs à fibre optique, notamment le faisceau barrage, la réflexion, la rétroréflexion et la réflexion définie. Chaque méthode utilise une LED ou une autre source lumineuse pour une détection sans contact. Cela évite d’endommager à la fois la cible et le capteur.
Il existe plusieurs méthodes de détection pour les capteurs à fibre optique, notamment le faisceau barrage, la réflexion, la rétroréflexion et la réflexion définie. Chaque méthode utilise une LED ou une autre source lumineuse pour une détection sans contact. La mesure sans contact garantit que les cibles ne sont pas endommagées, tout en protégeant également le capteur.
Certains capteurs à fibre optique sont également capables d’une détection longue portée grâce à l’augmentation de la puissance de la lumière émise, tout en conservant des temps de réponse rapides. Cette diversité d’options de détection permet aux utilisateurs de choisir la combinaison la mieux adaptée à leurs besoins spécifiques.
Études de cas des capteurs à fibre optique
Détection de cibles en environnements à haute température
Dans les environnements à haute température, tels que les salles de séchage, les capteurs dotés d’un circuit de détection peuvent être endommagés par la chaleur générée par ce circuit. Les unités de fibre de la série FU, en revanche, ne comportent aucun circuit de détection dans la tête de détection. Les unités de fibre résistantes à la chaleur peuvent supporter des températures allant jusqu’à environ 300 °C (572 °F).
Le modèle FS-N40, à forte puissance, doté de la nouvelle LED NEO Parabolic, offre une intensité de lumière reçue 7,5 fois supérieure à celle des modèles conventionnels. Le mode de puissance TERA offre quant à lui une puissance 220 fois supérieure, activable par une simple commutation. Ces caractéristiques permettent une détection longue portée sans influence de la chaleur.
Détection de chute de produits
Lorsqu’un capteur est utilisé pour détecter le nombre de billes d’acier (ou d’objets similaires) qui tombent, la position des cibles n’est pas constante. Les variations d’intensité lumineuse dues à la poussière ou aux salissures peuvent également entraîner de fausses détections. Seules les variations soudaines d’intensité lumineuse provoquées par le passage d’une cible doivent être détectées.
L’unité de fibre FU-E40 (série FU) utilise une lumière de type surfacique pour détecter les cibles passant à différentes positions. L’amplificateur permet d’ignorer les variations progressives d’intensité lumineuse dues à la poussière ou aux salissures, garantissant que seules les variations soudaines causées par le passage d’une cible soient détectées. De plus, la lumière étant focalisée, ce capteur peut être utilisé dans des espaces encombrés ou restreints.
Foire aux questions concernant les capteurs à fibre optique
Les capteurs photoélectriques utilisent la lumière pour détecter la présence ou l’absence de cibles. Ces capteurs utilisent généralement une LED comme source lumineuse et se composent de deux éléments : un émetteur et un récepteur de lumière. Lorsque la cible passe entre l’émetteur et le récepteur, la lumière réfléchie ou bloquée est convertie en signal électrique en sortie.
Bien que les capteurs à fibre optique détectent les cibles selon un principe globalement identique, l’amplificateur et la tête de détection sont reliés par une unité de fibre. L’amplificateur qui émet la lumière étant séparé de l’émetteur et du récepteur, ces éléments peuvent être combinés de différentes manières, ce qui permet d’effectuer la détection dans des environnements variés. L’unité de fibre est également extrêmement fine et compacte, ce qui permet une installation dans un plus grand nombre d’emplacements.
Les erreurs de détection sont plus fréquentes lors de la détection de petites cibles. Des temps de réponse plus lents peuvent également empêcher la détection de petits objets qui tombent.
Pour éviter ce type d’erreur, il est recommandé de choisir un capteur à faisceau barrage avec un axe optique fin, ou d’utiliser une fente pour réduire l’axe optique lors de la détection de petites cibles. Cela permet de stabiliser la détection tout en conservant une zone suffisamment grande pour capter la cible.
L’unité de fibre FU-E40 (série FU) utilise une lumière de type surfacique pour détecter les cibles passant à différentes positions. L’amplificateur permet d’ignorer les variations progressives d’intensité lumineuse dues à la poussière ou aux salissures, garantissant que seules les variations soudaines causées par le passage d’une cible soient détectées. De plus, la lumière étant focalisée, ce capteur peut être utilisé dans des espaces encombrés ou restreints.
