Les capteurs optiques sont utilisés pour la détection sans contact, le comptage ou le positionnement de composants. Par rapport aux détecteurs de proximité capacitifs ou inductifs, les capteurs optiques offrent l'avantage d'une portée de détection beaucoup plus grande.
Le fonctionnement est basé sur l'émission et la réception de lumière. L'objet qui doit être détecté ou reflété entrecoupe un rayon de lumière qui est émis par une diode d'émission. En fonction du type d'appareil, la coupure ou la réflexion du rayon de lumière est évaluée.
Des objets peuvent ainsi être détectés, quel que soit le matériau dans lequel ils sont fabriqués (bois, métal, plastique ou un autre matériau). Des appareils spéciaux permettent même de détecter des objets transparents ou des objets présentant d'autres couleurs ou variations de contraste. Le juste choix de la lentille, de l'électronique d'évaluation et de la conception est très important pour la fiabilité de fonctionnement.
Capteurs émetteurs-récepteurs
Le système se compose de deux éléments séparés : l'émetteur et le récepteur qui sont montés l'un en face de l'autre (figure 1).
L'émetteur projette un rayon lumineux sur le récepteur. Une coupure du rayon de lumière est interprétée par le récepteur comme un signal d'activation. Le lieu de la coupure n'est pas prépondérant.
Avantage : de grandes distances de fonctionnement sont possibles et la reconnaissance ne dépend pas de la structure de surface, de la couleur ou de la réflectivité de l'objet.
Pour garantir un haut degré de fiabilité de fonctionnement, il faut que l'objet soit suffisamment grand pour couper le rayon de lumière.
Capteurs rétroréflecteurs
L'émetteur et le récepteur se trouvent dans le même boîtier (figure 2). Le rayon de lumière émis est réfléchi vers le récepteur via un réflecteur (ou un film réflecteur). Une coupure du rayon de lumière déclenche une action d'activation. Le lieu de la coupure n'est pas prépondérant. Les capteurs rétroréflecteurs permettent de grandes distances de fonctionnement avec des points d'activation qui sont exactement reproduisibles et faciles à installer. Tous les objets qui coupent le rayon de lumière sont détectés avec précision, indépendamment de leur structure de surface ou de leur couleur. Pour les objets transparents, des appareils pouvant interpréter les différences dans le rayon de couleur doivent être utilisés. Attention : La taille du réflecteur influence la distance de fonctionnement et la sensibilité du système. Dans le cas de surfaces réflectives très claires, l'objet est lui-même le réflecteur. Cela signifie qu'il ne peut pas être reconnu. Pour de telles applications, l'utilisation de capteurs rétroréflecteurs avec un filtre de polarisation et un triple réflecteur miroir est recommandée.
Capteurs à réflexion directe
Pour les capteurs à réflexion directe, l'émetteur et le récepteur se trouvent dans le même boîtier (figure 4). La lumière transmise est réfléchie par l'objet qui doit être détecté. L'intensité de la lumière dispersée sur le récepteur sert de critère d'activation.
Avantage : un deuxième appareil ou un triple miroir n'est pas nécessaire.
La distance de fonctionnement réelle d'un tel capteur d'énergie dépend des propriétés de réflexion de l'objet et non du paramétrage de la sensibilité. Cela signifie que la distance de fonctionnement nominale donnée de l'appareil vaut toujours pour les objets blancs ou clairs avec des dimensions suffisamment grandes, sans angle d'inclinaison par rapport au capteur. C'est pourquoi un objet avec un faible degré de réflexion (noir mat, surface rugueuse) doit être placé beaucoup plus près du capteur pour réfléchir suffisamment de lumière pour l'action d'activation. En outre, la fiabilité de fonctionnement diminue lorsque des parties sombres doivent être reconnues sur un arrière-plan plus clair. La partie arrière réfléchit toujours mieux que la partie avant, quel que soit le paramétrage de la sensibilité. Cela peut engendrer des actions d'activation non souhaitées. Dans ce cas, l'utilisation de capteurs avec une suppression de l'arrière-plan est recommandée. Ce principe limite l'angle de la lumière incidente. La distance de fonctionnement réelle ne dépend pas de l'objet qui doit être détecté mais de la distance de détection paramétrée. L'évaluation de l'angle de la lumière incidente avec une diode sensible à la position offre un haut degré de précision et permet même une mesure de distance analogique : Des résolutions de maximum 1/100 mm sont possibles avec la lumière laser.
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