Reflektörlerin sensör sisteminde oynadığı rol
Reflektörler, sensör sisteminde reflektörlü sensörlerin güvenilir ve güvenli bir şekilde çalışması için kullanılır. Çoğunlukla bunlar, yansıtma yüzeyi olarak çeşitli tripel aynalarından oluşan retro reflektörlerdir. Yansıtma yüzeyi genellikle bir gövdeye entegre edilmiştir ve bir cam ile çevre etkilerine karşı korunur. Retro reflektörlerin bir özelliği, üç boyutlu tripel ayna yapıları sayesinde ışığın neredeyse tamamının ışık kaynağına geri yansıtılmasıdır. Retro reflektörlerin yanı sıra, folyo biçiminde bir reflektör olan ve bu sayede bükülebilen ve genelde kendinden yapışkanlı olan reflektif folyo vardır. Yansıtıcı yüzey, çevre etkilerine karşı koruma sağlamak amacıyla şeffaf bir üst tabakanın altına uygulanmıştır.
Mevcut yansıma türleri aşağıdaki gibidir
Işığın yansımasında üç tür arasında ayrım yapılır. Bunlar, ışık huzmesinin etki ettiği yüzey yapısına bağlıdır.
Dağınık yansıma
Saçılma olarak da adlandırılan dağınık yansıma, pürüzlü ve engebeli yüzeylerde meydana gelir. Işık huzmeleri tüm yönlere düzensiz olarak yansıtılır. Işığın sadece küçük bir kısmı kaynağa doğru geri yansıtılır.
Düzgün yansıma
Düzenli yansıma, ayna gibi pürüzsüz ve parlak yüzeylerde meydana gelir. Burada gelen ışık huzmesi yansıtma kanununa göre yansıtılır (geliş açısı yansıma açısına karşılık gelir).
Geri yansıtma
Geri yansıtmada ışık huzmesi geldiği yöne doğru geri yansıtılır. Bu yansıtma türü tipik olarak reflektörlü sensörler için ve ışık hareket süresi sensörleri ile kombinasyon halinde kullanılır.
Bir retro reflektörün işleyişi
Retro reflektör, gelen ışığı geliş yönünde yansıtan, yani geliş açısından bağımsız olarak ışık kaynağına geri yansıtan bir reflektördür. Aydınlatılan yüzey (reflektör yapısı) bunun için birçok küçük tripel aynadan oluşan özel ince bir açı yapısına sahiptir.
Tripel reflektör prensibi
Tripel reflektörde üç ayna yüzeyi birbirlerine dik durur ve “Corner Cube” olarak da adlandırılan bir küpün iç köşesini oluşturur. Işık huzmesi birinci düzlemsel ayna yüzeyine çarpar ve yansıtma kanununa göre tripel yapının komşu yansıma yüzeyine yansıtılır (düzgün yansıma). Ardından ışık huzmesi aynı prensibe göre diğer iki bitişik yansıma yüzeyine yansıtılır. Hafif bir ışın sapması (gelen huzmeye göre) ile ışık huzmesi böylece ışık kaynağına paralel olarak geri yansıtılır. Bu yansıma türünün adı geri yansıtmadır.
Reflektörlü veya reflektif folyolu bir reflektörlü sensörün işleyişi
Retro reflektörlü reflektörlü sensörün işleyişi, polarizasyona ve polarizöre dayanır.
Polarizasyon şu demek
Bir ışık huzmesi, bir elektrometrik dalga olarak düşünülebilir. Işık dalgaları farklı dikey ve yatay yönlerde salınır. Işığın polarizasyonu, salınım yönünü tanımlar. Işık tercih edilen bir yöne sahip değilse, buna polarize olmayan ışık denir.
Bir ışık huzmesi, bir elektrometrik dalga olarak düşünülebilir. Işık dalgaları farklı dikey ve yatay yönlerde salınır. Işığın polarizasyonu, salınım yönünü tanımlar. Işık tercih edilen bir yöne sahip değilse, buna polarize olmayan ışık denir.
Doğrusal bir polarizör budur
Doğrusal polarizör, ışığı tanımlanmış bir salınım yönünde (örneğin dikey polarize) aktaran bir filtredir, buna ortogonal salınım yönündeki ışık iletilmez. Bu nedenle iletilen ışık, polarizörün yönüne göre doğrusal olarak polarize edilir.
Doğrusal polarizör, ışığı tanımlanmış bir salınım yönünde (örneğin dikey polarize) aktaran bir filtredir, buna ortogonal salınım yönündeki ışık iletilmez. Bu nedenle iletilen ışık, polarizörün yönüne göre doğrusal olarak polarize edilir.
Reflektörlü bir reflektörlü sensörün işleyişi
Bir reflektörlü sensörün fonksiyonel prensibi, polarizörün özellikleri ile birlikte retro reflektörün optik özelliklerini kullanır.
- Entegre polarizörlü bir sensör, dikey salınım yönünde ışık yayar.
- Işık, tripel ayna yapılı bir retro reflektöre çarpar. Işık huzmesi, ışığın polarizasyonunun belirli bir oranda dikey yönden yatay yönde olduğu üç ayna tarafına yansıtılır.
- Sensörün alıcı tarafına yatay bir polarizasyon filtresi yerleştirilmiştir. Polarizasyon filtresi sayesinde ışık yatay polarizasyonla (reflektörden gelen) sensördeki alıcı elemana iletilir.
- Sensör ve reflektör arasındaki ışın yoluna bir obje konulursa, sinyal alıcı tarafında sönümlenir ve bu şekilde obje algılanır. Işığın polarizasyonunun kullanılması sayesinde reflektörlü sensör, parlak objelerde de çalışır. Bunlarda, retro reflektöre farklı olarak polarizasyon yönü döndürülmez.
Reflektörü seçerken buna dikkat edilmelidir
Reflektör seçiminde dikkate alınması gereken çeşitli faktörler vardır. Reflektör yapısı, ışık türü, algılama mesafesi ve sensör optiğinin (tek mercekli optik ve iki mercekli optik) etkileşimidir. Karar verirken reflektör boyutu da dikkate alınmalıdır. Ayrıca, reflektörün maruz kaldığı ortam koşulları, uygun reflektör ve reflektif folyo seçiminde önemli bir rol oynar.
Yapı, reflektörlerde ve reflektif folyolarda yansıtma yüzeyindeki elemanların (tripel, küp köşeler) şeklini açıklar. Bunlar farklı tripel yapı boyutlarına sahip olabilir. Çok küçük kesintisiz yapılardan, mikrometre aralığındaki tripel yapılar (mikro yapı), makroskobik tripel (makro yapı) veya petek yapılara kadar.
Pek çok uygulama için, vericiden gelen ışığın reflektörün mümkün olduğunca çok tripel yapısı ile buluşması önemlidir, böylece mümkün olduğunca çok ışık geri yansıtılabilir ve alınan sinyal stabil olur. Örneğin, küçük bir ışın çapına sahip bir ışık huzmesi (örneğin lazer ışığı) birkaç triple’a çarptığında, uygulamadaki titreşimlerin etkisi altında, alınan sinyal stabil olmayabilir. Bu da arızalara neden olabilir.
Pek çok uygulama için, vericiden gelen ışığın reflektörün mümkün olduğunca çok tripel yapısı ile buluşması önemlidir, böylece mümkün olduğunca çok ışık geri yansıtılabilir ve alınan sinyal stabil olur. Örneğin, küçük bir ışın çapına sahip bir ışık huzmesi (örneğin lazer ışığı) birkaç triple’a çarptığında, uygulamadaki titreşimlerin etkisi altında, alınan sinyal stabil olmayabilir. Bu da arızalara neden olabilir.
Bu ışık türü, mikro yapılar için uygundur
Lazer ışını, genellikle çok düşük bir ışıma uyuşmazlığına ve düşük bir ışın çapına sahiptir (bir milimetrenin altına kadar). Bu nedenle, mikro veya kesintisiz yapıya sahip küçük tripel yapılar genellikle önerilen reflektör türüdür. Buna karşın lazer ışığı birkaç triple’a çarparsa, uygulamadaki titreşimlerin etkisiyle alınan sinyal stabil olmayabilir ve parazitler oluşabilir.
Şeffaf malzemeler için reflektörlü sensörlerde de, küçük ışık yoğunluğu değişikliklerinin algılanması gerektiğinden, mikro yapılı bir reflektör tavsiye edilir.
Şeffaf malzemeler için reflektörlü sensörlerde de, küçük ışık yoğunluğu değişikliklerinin algılanması gerektiğinden, mikro yapılı bir reflektör tavsiye edilir.
Bu ışık türü makro yapılar için uygundur
Pek çok uygulama için, vericiden gelen ışığın reflektörün mümkün olduğunca çok tripel yapısı ile buluşması, böylece mümkün olduğunca çok ışığın geri yansıtılabilmesi ve alınan sinyalin stabil olması önemlidir. Kırmızı ışıklı bir reflektörlü sensör tipik olarak daha büyük bir ışın çapına (birkaç cm) sahiptir ve bu nedenle makro veya petek yapı gibi daha büyük tripel yapılı bir reflektör ile kombine edilebilir. Büyük bir tripel yapısının avantajı yansıma derecesidir, çünkü tripel ne kadar büyük olursa, gelen ışık yüzey tarafından o kadar fazla yansıtılır ve elde edilebilecek algılama mesafesi de o kadar yüksek olur.
Reflektör seçimi büyük ölçüde ışık huzmesinin şeklinden etkilenir. Işın yolu ve sensör ile reflektör arasındaki mesafe burada önemli etkenlerdir. Reflektör, ışın çapına uygun şekilde seçilir. Uzun mesafelerde, reflektör odak noktasının çok gerisine monte edilmişse (ve ışın çapı buna göre daha büyükse) lazer sensörleri ve makro yapılı reflektörler kombine edilir.
Iraksak ışık huzmesi
Iraksak bir ışık huzmesinin ışın çapı, yayılma yönünde daha büyüktür (örneğin bir LED’den yayılan ışık)
Retro reflektörün önemli bir özelliği de, triple boyutu ne olursa olsun, ışık kaynağına doğru mümkün olduğunca fazla ışığın geri yansıtılmasıdır. Sensör tipine bağlı olarak konumlandırma sırasında dikkate alınması gereken efektler vardır.
Tek mercekli optik şu şekilde çalışır
Tek mercekli optik sensörler, hem verici hem de alıcı için kullanılan tek bir merceğe sahiptir. Tek mercekli optik sensörler, sensör ve reflektör arasında çok küçük bir minimum mesafe ile karakterize edilirler. Bu mümkündür, çünkü ışık doğrudan alıcı merceğin yansıyan ışığı aldığı ışık kaynağına geri yansır.
İki mercekli optik şu şekilde çalışır
İki mercekli optikte verici ve alıcı mercekleri ayrı olarak bir gövde içine yerleştirilmiştir. Yansıyan ışığın alıcıya değil vericiye çarpmasını önlemek için sensör ve reflektör arasında yeterince mesafe olmalıdır. Bu, özellikle yakın alandaki uygulamalar için geçerlidir. Işık huzmeleri, açılma açısı ≠ 90° olan tripel yapılarında, ışık alıcıya gelecek şekilde, daha büyük bir alan açısına geri yansıtılır. Bir reflektörün montajı sırasında veri sayfasındaki direktiflere dikkat edilmelidir, çünkü sensörün (referans reflektör) diğer reflektörlerle olan algılama mesafesi daha küçük veya daha büyük olabilir. Reflektörün asgari mesafesi (algılama mesafesinin alt sınırı) algılanacak obje ile ilişkili olan kör nokta ile karıştırılmamalıdır.
İki mercekli optiklerde reflektör pozisyonu
Sensör ile reflektör arasındaki doğru mesafe, ışık kaynağına geri gönderilen ışığın miktarı açısından önemlidir. Reflektör sensöre çok yakınsa (sarı alan), yansıyan ışık alıcıya çarpmaz ve sinyal üretilmez. Reflektör sensörden çok uzaktaysa (kırmızı alan), yansıtılan ışık bir sinyali tetiklemek için çok zayıftır. Reflektör sensöre yeterince uzak bir mesafede konumlandırılırsa (yeşil alan), sinyal alıcı tarafında zayıflatıldığı için gri alanda bulunan bir obje algılanabilir.
Reflektörün boyutu, gelen ışık huzmesinin ışık noktasına uygun olmalıdır.
• Reflektör veya reflektif folyo ne kadar büyük olursa, sensör büyük mesafelerle o kadar kolay hizalanabilir.
• Küçük reflektörler yakın alanda ve dar alanlarda iyi şekilde kullanılabilir.
• Reflektör veya reflektif folyo ne kadar büyük olursa, sensör büyük mesafelerle o kadar kolay hizalanabilir.
• Küçük reflektörler yakın alanda ve dar alanlarda iyi şekilde kullanılabilir.
Işık huzmesi reflektör ile aynı büyüklükteyse ve sensör ile reflektör arasında büyük bir mesafe varsa, ışının bir kısmını reflektörden uzaklaştırmak için küçük sarsıntılar yeterli olur. Bu durum, sıcaklık dalgalanmalarında da (örneğin sensörün veya reflektörün montaj alanında) ortaya çıkan sinyal gücü değişikliğine neden olur. Bu nedenle, ışın çapına kıyasla biraz daha büyük bir reflektör seçmek mantıklı olacaktır.
Reflektörlerin ve reflektif folyoların sabitleme olanakları
Reflektörlerin uygulama ve kullanım amacına bağlı olarak farklı sabitleme olanakları arasından seçim yapılabilir.
Sabitleme delikleri
Reflektörün gövdesinde uzun veya yuvarlak delikler çapraz, karşılıklı veya yan yana entegre edilmiştir.
Vidalar
Yuvarlak reflektörler, gövdeye enjekte edilen metrik vida ile doğrudan deliklere vidalanabilir.
Sabitleme fişleri
Klipsli yuvarlak reflektörler, entegre bir tapa yardımıyla deliklere kolayca monte edilebilmesini sağlar.
Kendinden yapışkanlı
Reflektörlerin ve özellikle de reflektif folyoların, duvarlara, sac yanaklara veya diğer yüzeylere yapıştırılabilen kendinden yapışkanlı bir arka tarafı vardır.
Reflektörler ve reflektif folyolar üzerindeki etki faktörleri
Zorlu yüksek basınçlı yıkama, yüksek sıcaklıklar, yoğun temizlik işlemleri ve dıştan mekanik darbeler ile titreşimler; endüstriyel ortamlarda sensörler ve reflektörler genellikle sıra dışı şartlara maruz kalır. wenglor, bu durumlar için temizlik maddelerine karşı dayanıklı ve sağlam reflektörler sunar.
- Temizlik maddelerine karşı dayanıklı reflektörler yıkama alanında kullanım için uygundur ve 150 °C'ye kadar sıcaklık aralığında kullanılabilir.
- ECOLAB sertifikalı reflektörler de yıkama alanında kullanılabilir. Reflektörler, mavi renkleriyle öne çıkar, bu şekilde hasar durumunda gövde parçaları daha kolay görülebilir.
- Antifog kaplama reflektörlerin buğulanmasını önler.
- Sağlam gövde tasarımına sahip reflektörler V4A paslanmaz çelikten üretilmiştir ve yansıma yüzeyinin üzerinde cam bir kaplamaya sahiptir.
