Qu’est-ce qu’un capteur à fibre optique ?
Comment fonctionnent les capteurs à fibre optique ?
En principe, les capteurs à fibre optique mesurent différentes grandeurs de lumière telles que la longueur d’onde et l’intensité afin d’en déduire d’autres valeurs de mesure. Dans l’automatisation industrielle, on utilise souvent le principe énergétique. L’émetteur, généralement une source de lumière LED, couple la lumière dans un câble à fibre optique. À l’extrémité du câble à fibre optique, la lumière s’échappe et rencontre soit un objet qui la réfléchit (principe de palpage/réflexion), soit elle est directement détectée par un récepteur (principe de barrage). La lumière renvoyée est ensuite dirigée vers l’unité de traitement où une photodiode mesure la quantité de lumière reçue. L’électronique compare en permanence cette quantité de lumière à une valeur de seuil définie et commute la sortie du capteur en conséquence.
Quels sont les avantages des capteurs à fibre optique ?
Installation flexible h4>
Grande fiabilité opérationnelle h4>
Compatibilité électromagnétique h4>
Câble à fibre optique vs petite cellule photoélectrique : Aperçu des technologies
| Câble à fibre optique | Petite cellule photoélectrique | |
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| Portée de mesure |
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| Température ambiante |
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| Montage nécessaire | ![]() |
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| Détection d’objets transparents |
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| Détection des très petites pièces | ![]() |
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| Flexibilité et personnalisation | ![]() |
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Portée de mesure
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Température ambiante
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Montage nécessaire
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Détection d’objets transparents
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Détection des très petites pièces
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Flexibilité et personnalisation
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Câble à fibre optique
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Petite cellule photoélectrique
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Qu’est-ce qu’un amplificateur pour fibres optiques ?
L’amplificateur pour fibre optique est un élément central des capteurs à fibre optique qui comprend à la fois la source lumineuse, l’élément récepteur et l’unité de traitement. Il veille à ce que le signal lumineux puisse être couplé au guide de lumière, transmis puis détecté à nouveau. L’amplificateur assure ainsi la mise à disposition de la lumière pour l’émission et la réception et constitue ainsi la base du fonctionnement de l’ensemble du capteur.
Qu’entend-on par Multi Unit ?
Un réseau de capteurs, également appelé Multi Unit, se compose de plusieurs capteurs qui peuvent communiquer directement entre eux. Les capteurs n’interfèrent pas les uns avec les autres, même s’ils sont situés à proximité immédiate ou face à face et inspectent le même objet. Cela permet une coordination et une collaboration efficaces entre les capteurs. Un réseau de capteurs comprend au maximum une Master Unit et jusqu’à 13 Sub Unit. De plus, le câblage est minimisé, seul le maître devant être raccordé au moyen d’un câble. La transmission des niveaux de signal et des canaux de commutation de tous les capteurs raccordés s’effectue via les données de process IO-Link, un câble de connexion et un port sur le maître IO-Link. Cela optimise la transmission des données et réduit considérablement les coûts de câblage et d’installation.
Les pauses prolongées sont nécessaires pour garantir que les autres sous-unités puissent émettre, recevoir et traiter leurs impulsions lumineuses sans interférer les unes avec les autres. Ce procédé est connu sous le terme de multiplexage.
Mode autonome
Mode Multi Unit
Qu’est-ce que le mode d’alignement ?
À quoi sert un adaptateur de rail normalisé ?
Quels sont les avantages de différents types de lumière ? h3>
Les LED rouges (633 nm) offrent une grande stabilité de processus, même avec des objets à tester très clairs ou blancs.
Les LED bleues (455 nm) sont particulièrement adaptées aux mesures précises sur des surfaces incandescentes, brillantes ou sombres, car elles pénètrent moins profondément dans l’objet à contrôler.
En mode lumière rose, les LED rouge et bleue sont activées simultanément pour augmenter la puissance lumineuse et améliorer la portée des capteurs.
La lumière infrarouge (supérieure à 750 nm) est invisible à l’œil nu, ce qui évite les distractions visuelles et les manipulations, ce qui est idéal pour les capteurs mobiles sur les préhenseurs robotisés ou les véhicules autonomes. De plus, grâce à sa puissance supérieure, elle permet une plus grande portée.
Sorties et interfaces
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Qu’est-ce qu’un câble à fibre optique ?
Qu’est-ce que l’indice de réfraction ?
L’indice de réfraction décrit la mesure dans laquelle les rayons lumineux changent de direction lorsqu’ils passent d’un fluide à un autre. Il est défini par le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide c et la vitesse de la lumière dans le fluide considéré v. L’indice de réfraction n est indimensionnel et varie en fonction de facteurs tels que la température et la longueur d’onde de la lumière.Pour déterminer l’indice de réfraction, on utilise la formule physique suivante :
Qu’est-ce que l’angle d’ouverture ?
Pour contrôler ce grand angle d’ouverture, des lentilles sont utilisées pour focaliser ou collimater la lumière si nécessaire. Cela permet de détecter de très petits objets ou d’augmenter considérablement la portée du câble à fibre optique.
Comparaison des fibres optiques
Câble à fibre optique en fibre de verre h3>
Câble à fibre optique en plastique h3>
Fibres parallèles
Fibres coaxiales
Fibres mélangées
Effet du diamètre des fibres / du diamètre du faisceau de fibres
Que signifie le rayon de courbure ?
Quelle est la structure des câbles à fibre optique ?
Fibres optiques plastiques
Fibres optiques verre
Quels types de gaines existe-t-il pour les câbles à fibre optique en fibre de verre ?
Plastique PVC
Acier inoxydable
Silicone
Quels sont les modes de fonctionnement des capteurs à fibre optique ?
Mode réflexion
En mode tactile, l’émetteur et le récepteur sont logés dans un boîtier. La lumière émise par l’émetteur frappe l’objet à contrôler et est renvoyée au récepteur. La détection de l’objet s’effectue sur la base de la quantité de lumière réfléchie qui atteint le récepteur du câble à fibre optique.Mode barrage
Le modèle de cellule photoélectrique se compose d’un émetteur et d’un récepteur opposés. Dès que l’objet à contrôler traverse l’espace entre l’émetteur et le récepteur, la lumière du câble à fibre optique est interrompue. La détection s’effectue ensuite par diminution de l’intensité lumineuse reçue.Barrage sur réflecteur
Avec le principe du barrage sur réflecteur, l’émetteur et le récepteur se trouvent dans un boîtier, tandis qu’un réflecteur est positionné du côté opposé. L’objet à contrôler est détecté lorsque la lumière réfléchie par le réflecteur est complètement interrompue ou réduite.Bandes lumineuses
Les bandes lumineuses servent à surveiller certaines zones. Contrairement aux spots lumineux qui ne surveillent la présence d’un objet qu’à l’intérieur d’un point, les bandes lumineuses détectent des zones de plusieurs centimètres. Le capteur détecte l’objet dès que le signal est affaibli ou complètement interrompu.Comparaison du réajustement dynamique et de la détection des sauts
Le réajustement dynamique et la détection de saut conviennent à la détection fiable d’objets dans des conditions environnementales changeantes. Lors du réajustement dynamique, une valeur de seuil quasi fixe est utilisée, tandis que la détection de saut n’a pas de valeur de seuil et analyse exclusivement les modifications du signal.
Point de commutation fixe h4>
Le mode de fonctionnement le plus courant d’un capteur est basé sur un point de commutation fixe. Le capteur détermine la valeur de seuil ou le point de commutation selon une logique d’apprentissage prédéfinie pendant le processus d’apprentissage. Dans le cas de l’apprentissage normal, cette valeur de seuil ou ce point de commutation correspond par exemple à 50 % du signal actuel. Si les conditions ambiantes ainsi que les objets à détecter sont très constants, le mode de fonctionnement avec un point de commutation fixe offre la plus grande insensibilité aux perturbations, car les influences extérieures ne peuvent pas modifier le point de commutation : Si le signal est supérieur au seuil défini, la sortie est activée ; s’il est inférieur, la sortie reste inactive. Si le signal est modifié, par exemple en raison d’un encrassement, des erreurs de commutation permanentes peuvent se produire.
Réajustement dynamique h4>
Détection de saut h4>
Vue d’ensemble des têtes de câbles à fibre optique
Coudé
Les têtes de capteurs coudées sont idéales pour les espaces exigus où l’axe optique et la sortie de câble doivent être orientés différemment. Grâce au filetage, les têtes de capteurs peuvent être facilement vissées dans des trous préparés ou fixées à un angle ou à une tôle à l’aide de deux écrous.
Type L
Plate
Flexible
Bandes lumineuses
Les bandes lumineuses basées sur le principe de barrières unidirectionnelles sont idéales pour la surveillance de grandes zones. En revanche, les bandes lumineuses tactiles sont particulièrement efficaces pour la détection d’objets hétérogènes et peuvent également être utilisées pour des applications de mesure grâce à l’évaluation de la lumière réfléchie.
Miniature
Filetage
Lisse
wenglor bietet sowohl maßgeschneiderte Lösungen für Glasfaserlichtleitkabel als auch ein umfangreiches Portfolio an Kunststofflichtleitkabeln. Für Glasfaserlichtleitkabel ermöglicht ein ausgeklügeltes Baukasten-System die individuelle Konfiguration von Lichtleiterköpfen und Lichtleitern, die mithilfe des Online-Konfigurators einfach kombiniert und an den jeweiligen Sensorverstärker angepasst werden können. Für Kunststofflichtleitkabel unterstützt ein Online-Selektor bei der Auswahl des passenden Produkts: Anhand weniger Auswahlkriterien werden geeignete Varianten Schritt für Schritt eingegrenzt.
Das ist beim Einbau von faseroptischen Sensoren zu beachten
Länge und Ablängen
Lichtleiter sind in verschiedenen Längen verfügbar. Kunststofflichtleiter können kundenseitig zugeschnitten werden, Glaslichtleiter nur industriell, da sie nach dem Schnitt geschliffen und poliert werden müssen. Die Länge beeinflusst die Tastweite kaum, aber längere Lichtleiter lassen weniger Licht durch.
Tipp: Lichtleiter aus Glasfaser passend auswählen.
Tastweite
Lichtleiter haben aufgrund des großen Öffnungswinkels nur geringe Tastweiten. Höhere Tastweiten können durch größere Faserbündel-/ Kerndurchmesser oder durch Linsen erreicht werden, die das Licht fokussieren.
Tipp: Lichtleiter vorwiegend für kurze Reichweiten und die Erkennung von Kleinstteilen verwenden.
Biegeradius
Lichtleiter sind flexibel, aber minimale Biegeradien müssen eingehalten werden, um Schäden und Lichtverluste zu vermeiden. High-Flex Kunststofflichtleitkabel eignen sich für enge Biegeradien oder bewegte Montagen. Generell gilt: Kleinere Durchmesser erlauben geringere Biegeradien.
Tipp: Montage von High-Flex Lichtleitkabeln.
Temperatur
Kunststoff- und Glasfaserlichtleiter unterscheiden sich in ihrer Temperaturbeständigkeit. Bei über 85 °C sollten Glasfaserlichtleiter mit Edelstahl- oder Silikonmantel verwendet werden.
Tipp: Dank individueller Längen kann die Auswerteeinheit auch im Schaltschrank platziert werden.
Ausrichtung Taster
Beim Tastprinzip sollten Sender und Empfänger bei seitlicher Annäherung im 90°-Winkel zum Prüfobjekt installiert werden, um ein gleichmäßiges Ein- und Ausschaltverhalten zu gewährleisten.
Tipp: Eine planare Ausrichtung zum Objekt führt zu einem Offset mit verzögertem Ein- und Ausschalten.
Kabel mit dediziertem Sender
Bei Lichtleiterköpfen mit koaxialem Lichtaustritt und bei bestimmten Lichtleitbändern sollte die korrekte Zuordnung von Sender am Lichtleiterkopf zu Sender am Verstärker unbedingt beachtet werden.
Tipp: Die Verstärker sind hierzu mit Pfeilen gekennzeichnet.
Branchen und Industrien, in denen faseroptische Sensoren eingesetzt werden
Welche Objekte können faseroptische Sensoren nicht optimal erkennen?
- Wasser und andere klare Flüssigkeiten, die das Licht stark absorbieren oder durch Brechung seinen Weg verändern, können zu ungenauen Messungen führen.
- Hochtransparente Objekte wie klares Glas, die das Licht vollständig durchlassen, ohne es zu reflektieren, erschweren die Detektion.
- Tiefschwarze Objekte, die das einfallende Licht stark absorbieren und kaum oder gar nicht reflektieren, behindern die Signalrückführung zum Sensor.
- Stark glänzende Objekte, die das Licht in unvorhersehbare Richtungen reflektieren, verhindern eine präzise Objekterkennung.



