venerdì 7 Ottobre 2022

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Sensormatic e i sensori a fibra ottica: applicazioni e vantaggi

Sensormatic, da 40 anni specialista nell’applicazione di sensori in campo industriale e nell’automazione, consiglia l’utilizzo dei sensori a fibra ottica.

Ma che cosa sono le fibre ottiche?

Le fibre ottiche sono filamenti di vetro o plastica, sottili come un capello, e servono per condurre la luce da un punto a un altro. La funzione dei sistemi a fibra ottica è molto simile a quella delle semplici fotocellule, ma a differenza di queste offrono un’enorme versatilità.

Le applicazioni sono svariate, e vanno dalle telecomunicazioni al campo medico, fino ad arrivare all’illuminotecnica.

A cosa servono?

Le fibre ottiche sono quindi utilizzate per trasmettere energia luminosa a distanza. In genere, all’interno del tubo che le contiene ne viene utilizzato un certo numero.

Vengono usate per trasmettere e ricevere la luce del LED di un sensore chiamato “amplificatore per fibre ottiche”, generalmente di luce rossa ma disponibile per applicazioni speciali anche in luce bianca, blu, verde e all’infrarosso.

Le fibre ottiche in plastica, oltre a essere versatili ed economiche, risultano anche più flessibili, e questo è un aspetto importante laddove vengano ripetutamente manovrate. Possono inoltre essere tagliate della misura necessaria con un apposito strumento.

Le fibre ottiche in vetro, invece, sono molto robuste, e garantiscono elevate prestazioni anche in ambienti con temperature estreme (fino a 350°C), resistono ad ambienti corrosivi, e possono essere applicate anche in ambienti sottovuoto.

Come accennavamo, le applicazioni tipiche della fibra ottica sono moltissime:

  • Alimentatori e vibratori;
  • Nastri trasportatori;
  • Conteggio di pillole;
  • Rilevamento di piccoli oggetti;
  • Rilevamento del bordo di materiale che scorre;
  • Presenza del prodotto in prossimità di forni;
  • In apparecchiature per la produzione di semiconduttori;
  • Sui bracci robotici;
  • Su macchine mobili;
  • Come guidabordo;
  • In punti pericolosi;
  • In stazioni di ispezione finali;
  • Nell’industria pesante;
  • Per il controllo qualità;

Gli elementi dei sistemi a fibra ottica

Esistono vari sistemi a fibra ottica, e ognuno di questi necessita dell’utilizzo di due elementi fondamentali e di eventuali componenti accessori.

I due elementi fondamentali sono:

  • L’amplificatore per fibre ottiche (detto anche sensore), che ha lo scopo di emettere, ricevere e convertire l’energia luminosa in un segnale elettrico. È in grado di proiettare la luce e di riceverla, valutando com’è cambiato il segnale da quando è stato emesso dal sistema a quando vi è entrato; 
  • Le fibre ottiche, che trasportano la luce emessa dall’amplificatore fino al punto di rilevamento, e dal punto di rilevamento verso l’amplificatore. Le fibre ottiche vengono dette:

Fibra ottica a riflessione diretta: quando sono affiancate l’una all’altra e terminano in una testina metallica, o plastica, dotata di due occhi (quello di emissione e quello di ricezione). 

La luce viene emessa da uno di essi e, una volta che colpisce il target, una parte della stessa rientra nell’altro che la porta all’amplificatore;

Fibra ottica a sbarramento: quando le fibre non corrono parallelamente verso il target, ma una arriva da un lato e una a quello opposto, in modo che le due testine delle fibre si guardino tra loro. 

In tale situazione, possono verificarsi due cose: se tutto (o quasi) il segnale luminoso emesso entra nel ricevitore posto dall’altra parte, vuol dire che non è presente alcun oggetto in mezzo; se la luca viene invece interrotta, significa che è presente un target, che viene quindi rilevato dall’amplificatore;

Oltre a questi, ci sono anche degli elementi accessori:

  • Lenti focalizzatrici del raggio, usate per restringere la grandezza dello spot luminoso emesso o per moltiplicarne la focale;
  • Lenti per deflettere di 90° il raggio stesso;
  • Catarifrangenti di vario tipo del tutto simili a quelli usati per le fotocellule;
  • Staffe di fissaggio;
  • Guaine di protezione corazzate adatte per l’utilizzo delle fibre in ambienti ostili;

I vantaggi della fibra ottica

Le fibre ottiche sono particolarmente adatte qualora si verificassero i seguenti casi problematici:

  • Limitazioni di spazio. Esistono fibre con testine di rilevamento piccole come uno spillo, o di dimensioni tali da essere comode per l’installazione (come quelle filettate M3, M4 o M6);
  • Condizioni ambientali ostili. In contesti ostili, possono essere utilizzate fibre ottiche costruite in vetro, corazzate per l’industria pesante o fibre ricoperte con materiali anti aggressione come il teflon, adatto anche per materiali acidi o per l’industria alimentare;

Assenza di energia elettrica nel punto di rilevamento. Per sopperire alla mancanza di energia elettrica, esistono fibre lunghe anche 5 o 10 metri, o fibre di lunghezza molto maggiore, opportunamente tagliabili con apposite ghigliottine;

Consulta la scheda tecnica e il sito di Sensormatic per ulteriori informazioni.

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