Come realizzare una barriera fotoelettrica di sicurezza?
Le barriere fotoelettriche di sicurezza sono importanti dispositivi di protezione di sicurezza nell'automazione industriale moderna, utilizzati per impedire alle persone di entrare in aree pericolose durante l'uso di macchinari. Emettono e ricevono raggi infrarossi per rilevare se oggetti o persone entrano nell'area di lavoro, innescando così l'arresto dell'apparecchiatura o l'adozione di altre misure di sicurezza. Uno degli indicatori tecnici chiave è la risoluzione della barriera fotoelettrica di sicurezza, che influisce direttamente sulla precisione di rilevamento e sugli scenari applicativi dell'apparecchiatura.
Capire come funzionano le barriere fotoelettriche di sicurezza
Le barriere fotoelettriche di sicurezza sono composte da due parti: un trasmettitore e un ricevitore. Il trasmettitore emette una serie di raggi infrarossi e il ricevitore riceve questi raggi per formare una "griglia luminosa". Quando un oggetto o una persona entra nell'area della barriera fotoelettrica e blocca il raggio, il sistema della barriera fotoelettrica invierà un segnale per attivare l'arresto dell'attrezzatura meccanica, proteggendo così la sicurezza dell'operatore.
Determinare la risoluzione e l'altezza di rilevamento della barriera fotoelettrica
La risoluzione di una barriera fotoelettrica determina l'oggetto più piccolo che può rilevare. In generale, maggiore è la risoluzione, più piccolo è l'oggetto che la barriera fotoelettrica può rilevare. La risoluzione deve essere determinata in base all'applicazione effettiva. Per la protezione delle mani, di solito si usa una risoluzione di 14-30 mm; per oggetti più grandi, come la protezione del corpo, la risoluzione può essere ridotta a più di 30 mm.
Nel frattempo, l'altezza di rilevamento si riferisce all'altezza verticale coperta dalla barriera fotoelettrica. Di solito dipende dalle dimensioni dell'attrezzatura o dell'area di lavoro da proteggere. L'altezza di rilevamento appropriata può essere solitamente ottenuta regolando il numero e la spaziatura dei fasci.
Progettare il circuito elettronico della barriera fotoelettrica di sicurezza
Il cuore della barriera fotoelettrica di sicurezza è il circuito elettronico, inclusa la progettazione del trasmettitore e del ricevitore. Ecco alcune considerazioni chiave sulla progettazione:
Progettazione del circuito del trasmettitore:
Il trasmettitore deve utilizzare LED a infrarossi per emettere raggi infrarossi. Ogni LED deve essere modulato a una certa frequenza per ridurre le interferenze e garantire la stabilità del segnale.
Progettazione del circuito del ricevitore:
Il ricevitore deve essere dotato di un sensore fotosensibile (come un fotodiodo o un fototransistor) per rilevare la presenza o l'assenza di luce infrarossa. Quando il ricevitore non riceve il raggio, invia un segnale al sistema di controllo per attivare l'azione di sicurezza dell'apparecchiatura.
Elaborazione del segnale:
Il circuito di elaborazione del segnale è responsabile della determinazione se un oggetto entra nell'area di protezione. Ciò può essere fatto con un microcontrollore o un chip dedicato. Il programma deve monitorare l'interruzione del segnale in tempo reale e attivare le corrispondenti misure di sicurezza.
Costruzione di una solida struttura meccanica per barriera fotoelettrica di sicurezza
Per essere utilizzato in ambienti industriali difficili, l'alloggiamento della barriera fotoelettrica di sicurezza deve essere robusto e durevole, solitamente realizzato in lega di alluminio o acciaio inossidabile. La progettazione meccanica deve garantire che l'alloggiamento possa proteggere i componenti elettronici interni da urti, vibrazioni e polvere e, allo stesso tempo, essere facile da installare e manutenere.
Algoritmo di programmazione del software per la barriera fotoelettrica di sicurezza
La parte software è utilizzata principalmente per l'elaborazione e il controllo del segnale. Il programma dovrebbe essere in grado di reagire nel momento in cui il raggio viene bloccato e inviare un comando di arresto o rallentamento alla macchina. L'algoritmo deve garantire che l'apparecchiatura possa rispondere immediatamente e in modo sicuro in situazioni anomale (come un funzionamento errato o un guasto dell'apparecchiatura).
Inoltre, il software dovrebbe supportare anche l'impostazione dei parametri e il monitoraggio in tempo reale, come la regolazione della sensibilità di rilevamento e la calibrazione del parallelismo del raggio.
Certificazione di sicurezza delle barriere fotoelettriche di sicurezza
Quando si producono barriere fotoelettriche di sicurezza, è necessario seguire gli standard di sicurezza nazionali e internazionali. Gli standard di sicurezza comuni includono ISO 13849-1, IEC 61496-1/2, ecc. Questi standard specificano i requisiti di affidabilità, progettazione ridondante e protezione dai guasti delle barriere fotoelettriche di sicurezza.
Progettazione ridondante:
Per migliorare la sicurezza, le barriere fotoelettriche di sicurezza solitamente adottano un design ridondante a doppio canale. Anche se un canale si guasta, l'altro canale può continuare a funzionare per garantire la sicurezza del sistema.
Funzione di autodiagnosi:
Le barriere fotoelettriche di sicurezza devono avere una funzione di autodiagnosi, che può rilevare se il sistema funziona correttamente in tempo reale. Se viene rilevata un'anomalia, il sistema deve emettere un allarme e interrompere il funzionamento dell'apparecchiatura.
Test e taratura delle barriere fotoelettriche di sicurezza
Dopo la produzione, la barriera fotoelettrica di sicurezza deve essere sottoposta a una serie di rigorosi test, tra cui:
Test funzionale:
Assicurarsi che ogni fascio luminoso funzioni correttamente e che bloccandolo si possa attivare rapidamente lo spegnimento del dispositivo.
Test del tempo di risposta:
Verificare se il tempo di risposta del sistema soddisfa gli standard di sicurezza, che solitamente richiedono una risposta entro pochi millisecondi.
Test anti-interferenza:
Assicurarsi che il sistema possa funzionare in un ambiente industriale complesso e non sia influenzato da altre fonti luminose o interferenze elettromagnetiche.
Inoltre, la barriera fotoelettrica deve essere calibrata in loco per garantire che il trasmettitore e il ricevitore siano completamente allineati, evitando così errori di valutazione.
Installazione e manutenzione di barriere fotoelettriche di sicurezza
Quando si installa una barriera fotoelettrica di sicurezza, è necessario assicurarsi che si adatti perfettamente all'area protetta e che l'altezza di installazione sia adatta per consentire ai lavoratori di operare. Anche la manutenzione e le ispezioni regolari sono molto importanti per garantire che il raggio della barriera fotoelettrica non venga influenzato da polvere o altri ostacoli.
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