سنتحدّث في هذا المقال عن حساس الليزر ومبدأ عمله وأنواعه المختلفة، مع بعض الأمثلة عن كيفية استخدامه في تطبيقات الأتمتة.
ما هو حسّاس الليزر؟
هو جهاز كهربائي يَستخدم شعاعاً ضوئياً مركّزاً لاكتشاف وجود جسم ما أو بعده، فيصدِر ضوءاً على شكل نقطة مضيئة صغيرة، كمؤشّر الليزر، وتكون ساطعة بدرجة كافية لرؤيتها بوضوح في ضوء الشمس، مما يسهّل ضبط الحسّاس واستكشاف أعطاله وإصلاحها، ويمكن إطفاء الضوء عند عدم استخدام الحسّاس في بعض حسّاسات الليزر.
كيف يعمل حسّاس الليزر؟
أولاً: ينتقل الضوء من الحسّاس إلى الجسم ثم يرتدّ، فيحسب الحساس بعد الجسم عنه بحساب الزمن المستغرق لانتقال الضوء ذهاباً وإياباً.
فإذا كانت المسافة ضمن مجال قيم عمل الحسّاس، يتفعّل خرجه ويضيء ضوء الخرج وإلّا فلا. كما هو موضّح في الشكل .
يعتمد ضبط مجال عمل حسّاس الليزر (تفعيل الخرج) على نوعه. فعند استخدام الحسّاسات التقليدية عليك إدارة مفتاح التحكم المتوضّع على الحسّاس (حسب الحاجة من الحد الأدنى للأعلى للمجال) حتى يضيء الخرج، بينما تحتوي حسّاسات ليزر أخرى على شاشة عرض وأزرار تستخدم لضبط مجال العمل (min/max)، وغيرها يتطلب وصلها بحاسب لإجراء الضبط.
خرج حسّاس الليزر
يمكن أن يكون خرج الحسّاس مفصولاً normally open أو موصولاً normally close أو NPN أو PNP أو تماثليّاً (وقد تتراوح قيم الخرج التماثلي من 0 إلى 10 فولت أو 4 إلى 20 ميلي أمبير) حسب نوع حسّاس الليزر.
يوصل الحسّاس إلى الدخل التماثلي لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة PLC إذا كان الحسّاس ذو خرج تماثلي، وفيما يلي مثال عن هذه الحالة:
عندما نريد التحقق من مَوضع الجسم قبل أن يدخل منطقة عمل الروبوت، تقرأ وحدة PLC الإشارة التماثلية من خرج الحسّاس وتعرض القيمة الموافقة لها على شاشة HMI (شاشة التفاعل مع الإنسان) إلى جانب مجال القيم المقبولة، فإذا كان الجسم في المَوضع الصحيح سيُضيء خرج الحساس ليدخل الجسم منطقة عمل الروبوت تلقائياً.
ولكن إذا كان الجسم خارج مَوضعه الصحيح، سيَصدر صوت إنذار ولن يضيء خرج الحسّاس حتى يصبح الجسم في المَوضع الصحيح ونضغط على زر إعادة الضبط Reset على الشاشة.
لماذا نستخدم حسّاس الليزر؟
الآن، سنتحدث عن بعض الأسباب التي تدفعنا لاستخدام حسّاس الليزر:
- يعمل جيداً في ظروف الغبار والأتربة بسبب ضوئه الساطع، ما يضمن أخطاء أقل في تلك البيئات مقارنةً بأنواع الحسّاسات الأخرى.
- لا يتأثر ضوؤه بمصادر الضوء الأخرى، لذا يمكن استخدامه في ضوء الشمس.
- مناسب لاكتشاف الأجسام الصغيرة وتحديد المواقع بدقة بسبب صغر حجم شعاع الليزر، وتتوفر أيضاً حسّاسات ليزر ذات مجال عمل واسع جداً (أي لمسافات بعيدة).
كيفية استخدام حسّاسات الليزر؟
تَستخدم الكثير من حسّاسات الليزر الحديثة جهد مستمر يبلغ 24 فولت، ولاستخدام إحداها نتّبع الخطوات التالية:
- نصل السلك البني للحسّاس بالقطب الموجب لبطارية 24 فولت مستمر.
- نصل السلك الأزرق بالقطب السالب لها.
- الأسلاك السوداء والبيضاء هي أسلاك خرج الحسّاس، لذلك نصل أحد هذه الأسلاك أو كليهما بوحدة إدخال PLC (وذلك حسب الحاجة)، وهكذا يكون الحسّاس جاهزاً للإعداد والتشغيل.
المثال الأول:
لنفترض أن لدينا خط نقل في مصنع لنقل الصناديق من جهة لأخرى لتتوقف عند نهاية الخط فيزيلها المشغّل كلٌّ على حِدَة، لذلك يتم تركيب حسّاس ليزر تقليدي بنهاية خط النقل، ثم نضع صندوقاً عليه عند نقطة التوقف لضبط الحسّاس، ونوجه ضوءه إلى الحافة الأمامية للصندوق ثم نثبّته. ونظراً لكونه حسّاساً تقليدياً، فإننا ندير مفتاح التحكم حتى يضيء الخرج.
خِتاماً، نزيل الصندوق ونشغّل خط النقل لاختبار الحسّاس الذي ضبطناه، ونضع الصندوق على الخط لنرى ما إذا كان الصندوق سيتوقف حيث نريد.
المثال الثاني:
لنفترض أن لدينا جسماً يُرفع على لوح تحميل فسنحتاج حسّاس الليزر للتأكد من تثبيت (وجود) وتد يسند الجسم ويمنعه من السقوط من اللوح، ويُستخدم حساس الليزر في هذه التطبيقات لعدم إعاقته للمُشَغِّل ولصغر حجم الوتد.
مُلخّص
من خلال هذا المقال، تعرّفنا على حسّاسات الليزر التي تَستخدم حزمة ضوئية مركّزة لاكتشاف وجود جسم من عدمه أو بعده، وقد تعلمنا أيضاً أن هذه الحسّاسات مناسبة أكثر في البيئات المغبرّة أو ذات الإضاءة الساطعة، ويمكن استخدامها مع الأغراض الصغيرة، ولبعضها نطاق عمل واسع.
المصدر: هنا
ترجمة: رؤى عثمان، مراجعة:إيليا سليمان، تدقيق لغوي:غزل روميه، تصميم: علي العلي، تحرير: محمد حلوة حنان.
