Vad är en fotocell?
En fotocell eller optisk sensor används för att detektera olika föremål. Ett enkelt svar är att fotoceller använder ljus för att detektera olika objekt. Fotocellens storlek varierar ofta beroende på hur långa avstånd den ska klara. De minsta kallas ofta för miniatyrfotoceller.
Hur detekterar en fotocell olika objekt?
Fotoceller avger ljus och reagerar när ett objekt passerar genom en ljusstråle eller när ljuset från sensorn reflekteras mot ett objekt eller en yta. Dessa sensorer finns i många varianter för att kunna detektera objekt av olika färg, storlek, form, yta, reflektion eller transparens.
En fotocell kan justeras in för att till exempel räkna antal produkter eller upptäcka avvikelser, exempelvis kvalitetssäkring inom tillverkning, via transportband. Användningen av fotoceller är oerhört mångsidig.
Allt fler sensorer utrustas med IO-link, detta för att kunna konfigureras och skräddarsys helt utifrån applikationsspecifika behov. Konfigureringen kan exempelvis göras med hjälp av handhållna enheter som SCTL55.
Vilken teknologi används i en fotocell?
Fotoceller använder alltså ljus för att detektera olika slags objekt. De sänder ut en ljusstråle som reflekteras tillbaka till sensorn. Generellt sett så aktiveras utgången beroende på hur mycket ljus som kommer tillbaka. Detta sker med hjälp av endera osynligt infrarött eller synligt rött ljus alternativt synlig fokuserad laser eller osynligt (IR) laserljus.
Viktiga frågor att ställa sig vid val av fotocell
Vid val av fotocell rekommenderar vi att börja utifrån TED-modellen som redogörs nedan:
Target (objekt):
Vilket objekt ska detekteras, material, form, färg, reflektioner (matt, blankt eller transparent), hastighet – om det är i rörelse?
Enviroment (miljö):
Vart ska sensorn monteras, under vilka förhållanden, temperaturområde, luftfuktighet, hur smutsig (dammig) är miljön, förekommer det några kemikalier?
Distance (avstånd):
Vad är avståndet från sensor till objekt, från sensor till bakgrund, från sensor till eventuella hinder?
Ytterligare frågor:
När själva sensorprincipen har valts behöver installation och integration klargöras. Fast ingjuten kabel eller snabbanslutning via extern konnektor (till exempel M8, M12), vilken utgång som önskas (till exempel relä, transistor: NPN, PNP), vilken spänning och slutligen vilken last som sensorn ska anslutas mot?
Räckvidd och avstånd
Vi skickar gärna vår produktöversikt till dig
I vår produktöversikt hittar du våra fotoceller och information om oss som leverantör.
8 vanliga detekteringsprinciper med fotoceller
Fotoceller kan använda olika typer av principer för att detektera objekt, nedan redogör vi för 8 av de vanligaste med dess styrkor, utmaningar samt applikationsområden:
1. Sändare / Mottagare (Through-beam sensors)
Funktion:
Denna sensorprincip består av två delar: en sändare som avger ljus och en mottagare som detekterar det utsända ljuset. Mottagaren reagerar när ett objekt passerar genom och bryter ljusstrålen.
Styrkor:
- Lång räckvidd – upp till 60 meter
- Detekterar alla färger och former
- Luras inte av reflekterande kläder
- Hög motståndskraft mot dimma, fukt, smuts och damm
Utmaningar:
- Transparenta material
- Reflektioner från ytor i omgivningen
- Små objekt – ljuset kan passera runt
- Inriktning över långa avstånd kan vara en utmaning
Applikationsområden
- Portar och dörrar (Access Controls)
- Hissar
- Tvätthallar
- Transportörer
2. Reflektoravkännande sensorer (Retro-Reflective Sensors)
Funktion:
Denna sensor avger ljus som reflekteras av en reflektor och återvänder till sensorn. Sensorn reagerar när ett objekt passerar genom ljusstrålen
Styrkor:
- Medel räckvidd – upp till 12 meter
- Detekterar alla färger och former
- Polariserad variant detekterar även blanka objekt, exempelvis bilars stötfångare, personer i reflexvästar etc.
- Polariserad variant finns endast med rött polariserat ljus
Utmaningar:
- Transparenta material
- Små objekt – ljuset kan passera runt
- Reflekterande kläder eller blanka objekt kan bli osynliga för icke-polariserat ljus. Läs mer om reflektorer kontra polariserat ljus.
Applikationsområden:
- Dörrar och portar
- Passagekontroll
- Transportörer, objektdetektering
3. Direktavkännande sensorer (Diffuse reflective sensors)
Funktion:
Denna sensor avger ljus. Om ljuset reflekteras mot objektets yta och återvänder till sensorn, svarar sensorn baserat på hur mycket ljus som reflekteras tillbaka till mottagaren.
Styrkor:
- Lämpliga vid kort räckvidd – mindre än 2000 mm
- Låg kostnad och enkel installation (endast en enhet, en kabel)
- Kan detektera platta objekt, exempelvis vitt papper mot mörkgrön bakgrund
Utmaningar:
- Färg och form kan minska detekteringsavståndet
- Transparenta och reflekterande material
- Små objekt – då inte tillräckligt med ljus reflekteras
Applikationsområden:
- Transportörer
- Industriell automation
- Mat- och dryckesautomater
4. Direktavkännande med bakgrundsavbländning (BGS)
Funktion:
Direktavkännande princip som avger ljus som reflekteras från objektets yta och återvänder till sensorn. Avståndet mellan sensor och objekt mäts genom triangulering, och sensorn reagerar på förändringar i avståndet.
Styrkor:
- Utmärkta vid kortare detekteringsavstånd, maximalt 200–600 mm
- Detekterar alla färger på samma avstånd
Utmaningar:
- Platta ytor (papper eller kartong på en transportör)
- Transparenta material
- Reflekterande material i bakgrunden
- Mycket små objekt (mindre än 20×20 mm)
Applikationsområden:
- Transportörer
- Industriell automation
- Mat- och dryckesautomater
5. Direktavkännande med förgrundsavbländning (FGS)
Funktion:
Direktavkännande FGS (Foreground Suppression) använder BGS-teknik och sensorn måste ha en fast bakgrund. Sensorn reagerar på alla objekt som passerar närmare än den fasta bakgrunden.
Styrkor:
- Utmärkta vid kortare avkänningsavstånd, maximalt 200–600 mm
- Detekterar alla färger mot en fast bakgrund
Utmaningar:
- Platta ytor (papper eller kartong på en transportör)
- Transparenta material
- Reflekterande material i bakgrunden
- Mycket små objekt (mindre än 20 × 20 mm)
Applikationsområden:
- Transportörer
- Industriell automation
- Mat- och dryckesautomater
6. Dubbeldetektering (Dual Mode)
Funktion:
Dessa sensorer avger ljus. Om ljuset reflekteras på objektets yta och återvänder till sensorn, reagerar sensorn på denna förändring i reflekterat ljus eller på förändringar i avstånd som mäts genom triangulering. Denna detekteringsprincip kräver en fixerad bakgrund som referens för avstånd och ljusreflektion.
Styrkor:
- Utmärkta vid kortare avkänningsavstånd, upp till 600 mm
- Detekterar alla färger, former och även transparenta objekt
- Detekterar mycket små föremål – ända ner till Ø1 mm
- Enkel att rikta in tack vare den röda laserpunkten
Utmaningar:
- Kan vara kostsam
- Känslig för reflekterande kläder
Applikationsområden:
- Transportörer
- Industriell automation
- Mat- och dryckesautomater
- Tillverkning av elektronik, exempelvis kretskort
7. Time of Flight (ToF, BGS)
Funktion:
Dessa sensorer avger en ljuspuls. Om ljuset reflekteras från ett objekts yta och återvänder till sensorn mäter sensorn tiden från att ljuset skickades tills reflektionen kom tillbaka. Sensorn reagerar på förändringar i denna återkomsttid.
Styrkor:
- Medel räckvidd, upp till 1 meter
- Bäst på att detektera alla färger och former vid samma avstånd
- Kan detektera gummidäck och svart neopren
Utmaningar:
- Transparenta material
- Inriktning kan vara en utmaning mot små objekt, mindre än 20 × 20 mm
- Långsam detekteringshastighet – 5 Hz, 100 ms
Applikationsområden:
- Transportörer
- Industriell automation
8. Optisk nivåsensor
Funktion:
En variant av fotoelektriska sensorer för detektering av vätskenivåer i tankar eller rör finns också tillgänglig. Den reagerar på direktkontakt av vätska som omger sensorns spets – när vätska är närvarande bryts ljuset i vätskan. Modeller med modulerat ljus väljs vid öppna tankar där ljus kommer in.
Styrkor:
- Påverkas inte av turbulens, flöde eller partiklar i vätskan
- Påverkas inte av förändringar i dielektriskt värde, ledningsförmåga, kemisk sammansättning eller temperatur
Utmaningar:
- Vit vätska som mjölk (detektering i en vit kopp är inte möjlig)
- Reflekterande partiklar i vätskan
- Direkt solljus i en transparent tank
- Reflekterande yta direkt mittemot sensorn inuti ett rör
- Måste monteras i vinkel om den installeras i rör eller en smal tank
Applikationsområden:
- Nivådetektering i tankar och rör
- Detekterar närvaro av vätska i rör
- Finns olika versioner beroende på applikation och typ av vätska (omodulerade används enbart vid slutna, mörka tankar).
Teknologier och kapslingar
Temperatur och IP-klassning
Om den omgivande miljön kräver regelbunden rengöring, exempelvis via högtryckstvätt i kombination med stränga hygienkrav, bör du välja en fotocell som är märkt med ECOLAB och IP69K för att säkerställa pålitlig oavbruten drift och längre livslängd.
Våra ECOLAB-godkända sensorer är certifierade för att klara branschförekommande rengörings- och desinfektionsmedel, som exempelvis används inom livsmedelsindustrin.
IP69K innebär att sensorerna klarar rengöring med högtryckstvätt i kombination med hög temperatur, enligt DIN 40050-9.
Bakgrundsavbländning
Kommer främst till sin rätt då man behöver kunna lita på att alla objekt, oavsett färg, detekteras vid motsvarande avstånd. Vanliga direktreflekterande fotoceller (utan bakgrundsavbländning) har olika avstånd beroende på det aktuella objektets färg. På grund av optisk triangulering blir även detekteringen mer exakt i sig.
Mekanisk tålighet (industri- eller utomhusmiljö)
Många av våra sensorer, fotocellsserier, finns tillgängliga både i tåliga plastkapslingar alternativt i robusta metallkapslingar. I vissa sammanhang krävs exempelvis rostfritt stål pga. hygienkrav men också utifrån mekanisk tålighet, om sensorn sitter utsatt till för slag, stötar eller liknande.
I de fall kraftiga vibrationer förekommer, kan det vara en fördel att ha exempelvis en cylindrisk sensor i metallutförande eftersom dessa tål högre åtdragningsmoment än de i plast.
Om fotoceller ska användas utomhus krävs någon form av applikationsberoende inbyggnad alternativt väderskydd. Detta för att undvika direkt påverkan på optiken och funktionen, av exempelvis regn eller snö. Temperaturen behöver också beaktas.
Tillsammans hittar vi bästa fotocell för era behov
Fyll i formuläret så hör en av våra experter av sig till dig inom kort för att titta på lämpliga produkter för dina specifika behov. Vi kan också anpassa våra produkter efter väldigt specifika önskemål.
FAQ: Fotoceller
Hur vet man vilken fotocell man ska välja?
Med TED-modellen blir valet av fotocell enklare, du kan läsa mer om TED-modellen längre upp i denna artikel. Förkortningen står för:
- Target
- Enviroment
- Distance
Vad är skillnaden mellan en fotocell och en sensor?
En fotocell är en typ av sensor vars funktion är att använda ljus för att detektera olika objekt.
Hur långt kan en fotocell detektera?
Det finns många olika typer av fotoceller, men som längst kan en fotocell detektera säkert upp till 60 meter. Men detekteringssäkerheten påverkas av bland annat omgivande miljö, väder och smuts.
Vad är en fotocell?
En fotocell eller optisk sensor används för att detektera olika föremål.
Hur fungerar en fotocell?
Fotoceller avger ljus och reagerar när ett objekt passerar genom en ljusstråle eller när ljuset från sensorn reflekteras mot ett objekt eller en yta. Dessa sensorer finns i många varianter för att kunna detektera objekt av olika färg, storlek, form, yta, reflektion eller transparens.