OOO "SENSORIKA-M" | Статья: триангуляционный датчик |

PSD (позиционно-чувствительный датчик) является опто-электронным устройством, которое преобразует падающий свет в информацию о положении светового пятна. Позиционно-чувствительный датчик обладает высоким разрешением, быстрым откликом и отличной линейностью, для широкого диапазона интенсивности отраженного света от контролируемой поверхности.

Рассмотрим одно, 2-х координатные позиционно-чувствительные датчики, версии NT и PSD повышенной чувствительности, которые применяются для решения большого числа различных задач.

Однокоординатные позиционно-чувствительные датчики определяют положение светового пятна на поверхности датчика только в одном направлении (линейно). У датчика есть 3 контакта, один на обратной стороне и 2 на лицевой. Фотоэлектрический ток распределенный на 2 выходных тока Y1 и Y2, формируется светом падающим на детектор. Положение пятна определяется по величине токов возникающих в контактах Y1 и Y2 (см. рис.). Разница этих токов дает возможность определить положение пятна по формуле

где L длина PSD детектора. В этом уравнении интенсивность света не влияет на расчеты положения светового пятна (не учитывается). Примеры использования однокоординатных датчиков – измерения высоты и толщины, регулировка установки колес, измерение профиля, проверка качества деталей.

Двухкоординатные позиционно-чувствительные датчики могут определять положение светового пятна, освещающего их поверхность в 2-х направлениях. Двухкоординатные позиционно-чувствительные датчики имеют 4 контакта, 2 на лицевой стороне, 2 на обратной стороне. Контакты на обратной стороне расположены перпендикулярно контактам на лицевой стороне. Фотоэлектрический ток, формируется светом падающим на детектор как 2 входных тока X1 и X2 и 2 выходных тока Y1 и Y2. Соотношения между токами дает возможность определить положение светового пятна по формулам:

где Ly и Lx длины позиционно чувствительного датчика в направлениях Y и X соответственно. В этих уравнениях интенсивность света также не влияет на расчеты положения светового пятна (не учитывается). Разница между 2-мя направлениями, уникальная для каждого двухкоординатного позиционно-чувствительного датчика гарантирует отличную линейность сравнимую с другими типами двухкоординатных PSD.
Примеры использования двухкоординатных позиционно-чувствительных датчиков – определение позиции и перемещения различных элементов кузова при краш тестах автомобилей, в робототехнике, анатомических исследованиях, измерениях прямолинейности, гладкости, параллельности и т.д.

Наличие побочного света от внутренних отражателей измерительного прибора, от повторных отражений от объекта (полупрозрачный материал) или от света рассеянного дымом, пылью и т.д. может быть причиной возникновения “шума” ( ложных сигналов). Это основное препятствие (проблема) в любой технологии измерений связанной с использованием света. В 1995 г. SiTek представила запатентованное описание нового поколения позиционно-чувствительных датчиков, которые исключают воздействие рассеянного света. Это означает, что вы можете получить максимальную скорость измерений и максимальное разрешение позиционно-чувствительного датчика в тех случаях, когда интенсивный рассеянный свет не дает использовать другие типы датчиков.
NT PSD – доработанный однокоординатный позиционно чувствительный датчик. В дополнение к 3-м стандартным контактам, у него есть дополнительный контакт на лицевой стороне. Этот дополнительный контакт подсоединяется к дополнительной чувствительной поверхности датчика, которая контролирует (определяет величину) второстепенный рассеянный свет. Если мы подключим дополнительный контакт к “земле”, сигнал формируемый рассеянным светом не будет смешиваться с основным сигналом местоположения. Положение пятна рассчитывается аналогично, что и для обычного однокоординатного позиционно-чувствительного датчика, с использованием выходных токов Y1 и Y2.
Примеры использования NT PSD – управление роботами сварщиками, измерение уровня расплавленного металла, проверка полупроводниковых элементов и т.д.

ES PSD Позиционно-чувствительные датчики повышенной чувствительности

Позиционно-чувствительные датчики повышенной чувствительности создаются путем увеличения фототока, который создается падающим светом. Это достигается путем установки большего фототранзистора чем на обычных позиционно-чувствительных датчиках.
Усиленный фототок в ES-PSD распределяется по тем же законам, что и в стандартных датчиках, соответственно расчеты производятся по тем же формулам. Любые стандартные PSD детекторы могут быть доукомплектованы ES компонентом. Однако для существующего светового входа ES дает лучшие выходные характеристики и подключенная электроника должна быть адаптирована в соответствии с большим уровнем сигнала.
Необходимо отметить, что т.к. внутреннее сопротивление ES компонента больше время отклика будет, так же немного больше.
Позиционно-чувствительные датчики повышенной чувствительности, как правило, используются в тех случаях, когда интенсивность света невелика и где скорость опроса не играет большой роли.
В качестве примера можно привести измерения на поверхности с низкой отражающей способностью (резина) или когда нельзя использовать яркий свет, чтобы не навредить здоровью.