Memahami Sensor Difusi dalam Otomasi Industri

Deteksi objek adalah salah satu kebutuhan mendasar dari lanskap otomasi industri. Sensor-sensor inilah yang merekam komponen kecil pada konveyor untuk memastikan bahwa lengan robotik memiliki komponen pada posisi yang benar - tanpa sensor-sensor ini, tidak ada pengiring modern pada fasilitas manufaktur yang akan berfungsi. Jenis sensor yang paling mudah beradaptasi dan banyak digunakan adalah sensor fotolistrik dan, khususnya, jenis reflektif yang menyebar. Hal ini begitu sukses karena efektivitas strategi pemasaran yang sederhana, harga murah, dan ukurannya yang kecil.

Namun demikian, pemilihan sensor merupakan salah satu keputusan terpenting yang memerlukan ketepatan. Apa yang tampak sebagai kesalahan kecil dalam persepsi kisaran sensor, atau pemahaman yang buruk tentang atribut warna target pada kinerja, dapat mengakibatkan inefisiensi dan penghentian produksi. Makalah ini akan dirancang untuk memberikan gambaran objektif yang jelas mengenai teknologi sensor difus. Kami akan membahas prinsip-prinsip kerjanya, membandingkannya dengan proses fotolistrik lainnya, menjelaskan subtipe dan memberikan panduan logis untuk memilih. Tujuannya adalah untuk mengembangkan keterampilan teknis para insinyur, teknisi, dan manajer pengadaan, agar mereka dapat membuat keputusan yang lebih baik, berdasarkan pengetahuan teknis dalam meningkatkan keandalan dan efisiensi sistem otomatis mereka. 

Prinsip Inti: Bagaimana Sensor Fotolistrik Difus Sebenarnya Beroperasi

Pada tingkat dasar, sensor fotolistrik baur bekerja berdasarkan prinsip cahaya yang dipantulkan. Tidak perlu memasang reflektor terpisah atau menggunakan unit receiver terpisah seperti pada sistem sensor lainnya, karena sumber cahaya dan receiver yang peka terhadap cahaya berada dalam satu perangkat. Kombinasi ini merupakan dasar dari kesederhanaan desainnya, serta pemasangan yang mudah.

Hal ini dilakukan oleh sumber cahaya, biasanya LED atau dioda laser, yang memancarkan sinar cahaya tampak terfokus yang biasanya berwarna merah atau inframerah ke dalam bidang penginderaan. Sensor kemudian menunggu sampai ada sesuatu yang menghalangi sinar ini. Sebagai reflektor, permukaan target diambil di jalur sinar yang diambil. Cahaya terpecah menjadi beberapa arah saat mencapai objek. Sejumlah kecil cahaya yang tersebar secara proporsional diarahkan kembali ke sensor, sebelum ditangkap oleh penerima.

Receiver berada tepat di tengah dan dimiringkan untuk menangkap cahaya masuk yang dipantulkan. Setelah jumlah cahaya yang cukup diterima, sirkuit internalnya mengatur sinyal tersebut dan mengubah status keluarannya. Sinyal diteruskan ke pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC), penghitung, atau perangkat kontrol lainnya, yang melakukan pekerjaan yang telah diprogram sebelumnya. Parameter utama, yang bergantung pada karakteristik objek target, warna, permukaan akhir, dan jarak ke sensor, adalah jumlah cahaya yang diperlukan untuk mengaktifkan output. Bahan putih yang tidak memantulkan cahaya akan memantulkan banyak sekali cahaya, dan karenanya dapat dibedakan pada jarak yang lebih jauh daripada benda hitam yang mengkilap. Hubungan antara atribut objek dan keandalan pendeteksian merupakan faktor utama dalam semua aplikasi yang menggunakan sensor difus.

Diffuse vs. Retro-Reflektif vs. Through-Beam: Perbedaan Penginderaan Utama

Pemilihan jenis sensor fotolistrik yang tepat adalah yang paling penting untuk suatu aplikasi. Pilihan ini terutama bergantung pada pengorbanan dalam penerimaan jarak, kualitas objek, kesulitan pemasangan, dan keterjangkauan. Sensor retroreflektif menghasilkan perantara antara sensor difus dan sensor yang dapat diterapkan di mana sepasang unit dan reflektor dapat digunakan. Sensor difus adalah yang paling mudah dipasang; hanya satu perangkat yang diperlukan ditambah tanpa reflektor. Kelemahan utamanya adalah jangkauan penginderaan yang lebih sedikit dan sensitivitas terhadap karakter permukaan target. Tabel di bawah ini memberikan kontras langsung dari fitur-fitur utama ini.

Dari yang Energik hingga Penekanan Latar Belakang: Memilih Jenis yang Tepat

Tidak semua sensor difus diciptakan sama. Ada beberapa variasi teknologi dalam kategori ini yang ditujukan untuk memecahkan batasan model dasar. Ada versi standar, yang paling umum, yang kadang-kadang disebut sebagai sensor difus yang energik. Sensor ini hanya bekerja berdasarkan jumlah cahaya yang diterimanya. Selama ada energi cahaya yang cukup yang dibawa kembali ke penerima, output akan dialihkan. Meskipun efektif pada tugas-tugas dasar ada/tidak ada yang melibatkan target yang konstan, pendekatan ini kurang baik dalam menangani objek dengan warna/pantulan yang berbeda. Objek yang gelap mungkin tidak memancarkan cahaya yang cukup untuk dideteksi dan latar belakang yang mengkilap dapat memberikan banyak cahaya sehingga menyebabkan pemicu yang salah.

Untuk menjawab tantangan ini, teknologi yang lebih baru telah diformulasikan. Penekanan Latar Belakang (BGS) adalah yang paling penting. Sensor BGS tidak mengukur sejauh mana cahaya yang dikembalikan, tetapi sudut yang dikembalikan. Sensor ini menggunakan dua perangkat pendeteksi dan triangulasi sehingga dapat menghitung jarak objek yang memancarkan cahaya secara akurat. Sensor juga akan ditempatkan pada jarak yang telah ditentukan dan hanya akan merespons objek pada jarak tersebut. Objek yang lebih terang dan memantulkan cahaya dari jarak tersebut akan diabaikan. Hal ini memastikan bahwa sensor BGS sangat andal untuk digunakan apabila objek target berada di latar depan pada latar belakang yang bervariasi atau reflektif. Sensor ini hampir tahan terhadap perubahan warna target dan paling cocok digunakan pada target dengan warna yang berbeda dalam lini produksi yang sama.

Varian dekat lainnya adalah sensor Foreground Suppression (Penindasan Latar Depan) Fungsinya didasarkan pada prinsip analog triangulasi, yang diatur untuk mengabaikan objek yang lebih dekat ke jarak yang sudah ditentukan, dan merasakan apa pun yang berada lebih jauh dari jarak tersebut. Hal ini dapat diterapkan apabila sensor dapat melihat melalui jeruji atau jala, atau apabila penghalang yang dekat dengan sensor harus diabaikan. Perbedaan-perbedaan ini penting untuk dipahami agar dapat menerapkan solusi penginderaan yang baik, kuat, dan dapat diandalkan.

Kriteria Pemilihan Kritis untuk Aplikasi Otomasi Industri Anda

Pemilihan sensor harus dicirikan oleh proses yang sistematis agar dapat bekerja secara optimal dan menghindari kesalahan spesifikasi yang merugikan. Meskipun faktor yang menentukan antara penekanan energi dan latar belakang, berbagai parameter operasional harus sangat diperkirakan terhadap persyaratan aplikasi. Kesimpulan yang cermat dari kriteria berikut ini akan menghasilkan model sensor difus yang paling sesuai dan dapat dipercaya.

Jarak Penginderaan

Persyaratan yang paling mendasar adalah jarak penginderaan Anda harus mengetahui pada jarak berapa, termasuk varians yang mungkin terlibat, objek harus terlihat. Selalu pilih sensor dengan rentang maksimum yang dipublikasikan yang secara memadai melebihi jarak yang Anda perlukan. Jangkauan yang dipublikasikan sering kali didasarkan pada target yang ideal (misalnya, kartu putih reflektif 90 persen). Pada target yang lebih gelap atau kurang memantulkan cahaya, kisaran efektif ini akan lebih kecil.

Properti Objek Target

Hal ini mencakup ukuran target, warna dan daya pantul permukaannya. Apakah targetnya kecil? Dalam hal ini, model yang memusatkan cahayanya ke dalam titik yang sempit dan tajam, seperti sensor laser, akan diperlukan. Apakah rona warnanya bervariasi? Jika garis tersebut berurusan dengan objek putih hingga hitam, kemungkinan sensor penekan latar belakang adalah sensor yang ideal untuk memberikan hasil pembacaan yang konsisten. Apakah permukaannya mengkilap atau seperti cermin? Hal ini dapat membebani receiver biasa; model khusus mungkin diperlukan.

Pertimbangan Lingkungan

Periksa suhu lingkungan, pembacaan kelembaban relatif (RH), dan kondensasi apa pun. Variabel lingkungan tersebut dapat mengganggu kinerja sensor, khususnya pada lingkungan yang tidak bersahabat, seperti lingkungan yang basah, berdebu, atau sarat bahan kimia. Contoh model tersebut termasuk model cahaya biru di mana lingkungan dicirikan oleh kelembapan (RH) yang tinggi, atau cahaya pijar yang merupakan cahaya yang lebih cocok untuk sensor ini, dan seterusnya. Perhatikan level IP (Ingress Protection) sensor untuk memastikan bahwa sensor disegel secara tepat dalam kondisi tersebut.

Aksesori dan Kontrol

Sebagian besar sensor memiliki perangkat tambahan seperti braket pemasangan, atau potensiometer eksternal untuk menyesuaikan sensitivitas. Potensiometer dapat digunakan untuk memberikan kontrol yang lebih besar atas jangkauan dan sensitivitas sensor dalam aplikasi yang memiliki kebutuhan penginderaan tertentu. Lebih lanjut, sensor juga dapat memiliki output PNP atau NPN dan Anda juga akan memiliki output ini agar kompatibel dengan sistem kontrol Anda.

Kecepatan Respon

Apabila melibatkan aplikasi kecepatan tinggi, seperti dalam menghitung bagian kecil yang datang pada konveyor yang bergerak cepat, frekuensi pengalihan sensor merupakan pertimbangan utama. Anda harus yakin bahwa sensor akan menyalakan/mematikan sinyalnya dengan cukup cepat untuk membedakan setiap objek secara andal.

Mencari Sumber Sensor yang Tepat: Mengapa Distributor Suku Cadang Anda Penting

Proses mentransfer pengetahuan teoretis ke dalam pengetahuan praktis penuh dengan kerumitan di pasar produsen, model, dan spesifikasi. Hal ini bisa sangat menantang untuk memilih dan mendapatkan sensor difus yang tepat, proses pemilihan dan pengadaan mungkin sama pentingnya dengan evaluasi teknis itu sendiri. Pengiriman komponen yang salah atau terlambat dapat menghambat lini produksi, sedangkan pemilihan yang tidak memadai dapat menyebabkan pemeliharaan yang buruk secara terus-menerus. Di sinilah pentingnya mitra distribusi yang strategis dapat dilihat. Distributor yang berpengalaman dan tepercaya akan lebih dari sekadar pemasok: distributor yang berpengetahuan luas dan tepercaya merupakan perpanjangan tangan dari departemen teknik dan pembelian Anda.

Keunggulan OMCH: Mitra Anda dalam Kesuksesan Otomasi

Memilih mitra yang tepat membawa keunggulan kompetitif, bukan hanya komponen. Di OMCH, kami memberikan keunggulan ini:

• Lebih dari 30 Tahun Pengalaman Industri: Sejak tahun 1986, akumulasi keahlian kami memastikan Anda menerima rekomendasi solusi yang paling andal dan terbukti.
• Platform Pengadaan Satu Atap: Kami menawarkan portofolio yang komprehensif, mulai dari sensor hingga catu daya dan komponen pneumatik, yang menyederhanakan proses pembelian Anda dan memastikan kompatibilitas komponen.
• Solusi Khusus: Ketika produk standar tidak memenuhi kebutuhan unik Anda, kemampuan OEM dan kustomisasi kami memungkinkan kami untuk menyesuaikan solusi yang sempurna untuk Anda.
• Komitmen terhadap Kualitas dengan Sertifikasi Internasional: Semua produk sesuai dengan standar global seperti ISO 9001 dan CE. Kami bukan hanya pemasok; kami adalah pakar solusi tepercaya Anda.

Aplikasi Dunia Nyata di Berbagai Industri Manufaktur Utama

Kemampuan adaptasi yang tinggi terhadap aplikasi lain mengarah pada penggunaan sensor yang menyebar di hampir semua bidang. Dengan desainnya yang sederhana dan ringkas, sensor ini dapat dengan mudah dipasang pada mesin baru maupun mesin yang sudah ada sebelumnya; dan karena tingkat keandalannya yang tinggi, pendeteksian objek apa pun dapat dilakukan dalam berbagai macam kondisi.

Sensor difus sangat penting untuk otomatisasi proses dalam Industri Pengemasan. Sensor ini biasanya diterapkan di jalur konveyor di mana sensor ini mendeteksi keberadaan karton, botol, atau kotak, yang memulai tindakan seperti pengisian, pembatasan, atau pelabelan. Sebagai contoh, sensor penekan latar belakang yang dipasang di atas konveyor dapat secara konsisten mengenali keberadaan paket dengan warna dan ukuran yang berbeda, namun tetap sama sekali tidak menyadari adanya ban berjalan, di mana mesin pelabelan akan tetap dimatikan kecuali jika ada produk yang terpasang dengan benar.

Sensor semacam itu sangat penting dalam penanganan material dan logistik ketika digunakan dalam penyortiran dan pelacakan. Sistem gudang otomatis juga dapat menggunakan sensor yang tersebar di sepanjang persimpangan konveyor untuk memastikan bahwa salah satu konveyor telah melewati persimpangan sebelum konveyor berikutnya diizinkan untuk melewatinya, sehingga menghindari kecelakaan dan memastikan adanya momentum bebas barang. Sistem ini sangat cocok untuk menghitung barang di jalur penyortiran berkecepatan tinggi karena waktu responsnya yang cepat.

Sensor difus terfokus adalah salah satu industri yang tercakup dalam Perakitan Elektronik. Sensor dengan fokus laser kecil dapat digunakan untuk memindai keberadaan perangkat yang dipasang di permukaan kecil (SMD) pada papan sirkuit tercetak (PCB) yang melewati jalur perakitan. Ini adalah pemeriksaan keberadaan yang dapat menghindari papan yang cacat untuk melanjutkan ke langkah yang lebih mahal dalam proses manufaktur.

Dalam pengerjaan kayu dan pembuatan mebel, sensor difus berperan untuk mendeteksi material yang besar dan biasanya memiliki warna yang bervariasi. Sensor dapat ditempatkan untuk merasakan tepi depan panel kayu untuk menunjukkan kepada mesin untuk mulai memotong atau mengebor. Atribut hebat lainnya tentang penggunaannya adalah tidak memerlukan reflektor untuk beroperasi di area berdebu dan terkadang berantakan yang biasa terjadi di fasilitas semacam itu.

Memecahkan Tantangan Umum dan Mengatasi Masalah Pengaturan Sensor Anda

Bahkan dengan pemilihan yang cermat, kondisi dunia nyata terkadang dapat menghadirkan tantangan yang memengaruhi kinerja sensor. Pendekatan logis untuk pemecahan masalah dapat dengan cepat mengidentifikasi dan menyelesaikan sebagian besar masalah umum, meminimalkan waktu henti dan memastikan pengoperasian yang konsisten.

1. Sensor Tidak Mendeteksi Objek

Hal ini mungkin disebabkan oleh sejumlah faktor, di antaranya, panjang gelombang sumber cahaya yang digunakan tidak sesuai, suhu lingkungan yang berada di luar kisaran pengoperasian sensor, atau lensa sensor yang terkontaminasi oleh debu atau kelembapan. Apabila terjadi kondensasi pada sensor, membersihkan lensa untuk menghilangkan kondensasi tersebut, dapat membantu mengatasi masalahnya. Penting untuk memastikan bahwa sensor yang digunakan memiliki jarak penginderaan yang mampu mendeteksi ukuran objek dan daya pantulnya. Pastikan bahwa tidak ada terlalu banyak sumber cahaya yang diserap ke dalam permukaan target, dan hal ini dapat mengganggu pendeteksian.

2. Pemicuan yang Salah

Dengan pemicuan yang salah, sensor merespons noise yang dipantulkan pada permukaan di sekelilingnya. Hal ini kemungkinan besar terjadi apabila terdapat kelembapan yang tinggi, atau apabila terdapat bahan pemantul di sekelilingnya yang dapat memengaruhi kembalinya cahaya ke sensor. Model penekanan latar belakang atau pengaturan potensiometer sensitivitas sensor dapat membantu menolak sinyal palsu.

3. Sinyal Keluaran Salah (Masalah PNP/NPN)

Dalam kasus di mana sensor tidak memberikan output yang tepat (misalnya sinyal NPN di mana diperlukan sinyal PNP), lihat skema pengkabelan. Pastikan bahwa jenis output yang disediakan oleh sensor kompatibel dengan persyaratan input sistem kontrol. Ketidaksesuaian ini dapat terjadi ketika sensor dikonfigurasi dengan tidak benar (mis. Sakelar menggunakan konfigurasi bawaan yang tersedia PNP dan NPN) selama instalasi.

4. Masalah Jarak atau Jangkauan yang Berlebihan

Aplikasi yang bekerja dengan komponen kecil, di mana terdapat risiko kehilangan objek kecil menggunakan sensor dengan jangkauan deteksi yang lebih pendek dari objek, akan menghadapi masalah kehilangan objek yang terdeteksi pada jarak yang lebih jauh. Jika sensor tidak melihat objek pada jarak tertentu, periksa apakah cahaya pantulan cukup kuat dan objeknya cukup mengkilap. Objek yang sangat mengkilap dan gelap terkadang lebih sulit untuk disetel atau terkadang membutuhkan sensor yang sama sekali berbeda.

5. Dampak Lingkungan: Kelembaban dan Suhu

Kelembaban relatif (RH) yang tinggi dan suhu lingkungan yang parah dapat berdampak kritis pada kinerja sensor bahkan pada sensor yang tidak disegel atau sensor dengan rating rendah. Jika sensor yang Anda gunakan bekerja dalam kondisi seperti itu, maka Anda mungkin ingin menggunakan sensor jenis retroreflektif atau jenis sensor dengan nilai IP yang lebih tinggi karena ini akan memiliki ketahanan yang lebih besar terhadap kondisi seperti itu. Dalam kasus seperti itu, sensor yang memberikan tingkat perlindungan lingkungan yang lebih besar atau desain cahaya biru yang lebih lemah dalam kondisi lembab diindikasikan.

Dengan mengidentifikasi akar penyebab malfungsi sensor dan mengatasinya dengan segera, Anda dapat memastikan pengoperasian yang lancar dan mempertahankan keandalan sistem otomatisasi Anda.