Panasonic esamina la teoria di base dei sensori a riflessione diretta per essere in grado di decidere quale tipo è più adatto per ogni applicazione.
Riflessione diffusa convenzionale
In un sensore a luce diffusa convenzionale, il funzionamento è abbastanza semplice. Viene emesso un fascio di luce (tipicamente rosso o infrarosso), questo rimbalza sull’oggetto presente e a seconda della quantità di luce riflessa (quella che torna al sensore), l'uscita viene attivata o meno. Se non è presente alcun oggetto o l’oggetto è lontano, non ci sarà sufficiente ritorno di luce e l'uscita non sarà attivata.
Ecco come funzionano la maggior parte dei sensori a riflessione diretta. Tuttavia oggetti di colorazioni diverse potranno creare qualche difficoltà: un oggetto bianco (o chiaro) riflette più luce di uno nero (o scuro) e ciò implica che è possibile che quello chiaro venga rilevato, e probabilmente quello scuro no.
E’ anche necessario prendere in considerazione l'impatto derivante dalla variazione della distanza. Lo stesso oggetto rifletterà più luce tanto più si trova vicino. Un esempio dell’implicazione di tutto questo: una scatola nera vicino al sensore può dare lo stesso riflesso di una bianca molto più lontana. Il sensore valuta solo la quantità di luce che ritorna ed in questo caso la quantità è la stessa.
Da quanto detto si comprende facilmente che ci possono essere difficoltà nel rilevamento di oggetti si verifica quando lo sfondo è più chiaro dell'oggetto da rilevare.
Riflessione trigonometrica
In questo caso il principio di funzionamento è diverso. Viene emesso anche in questo caso un fascio di luce, ma non viene presa in considerazione la quantità di luce riflessa, ma “dove” questa viene riflessa. Per fare questo, le fotocellule hanno un fotodiodo situato dietro una lente di messa a fuoco e spostato rispetto al diodo emettitore. Con la trigonometria pura, a seconda della distanza dall'oggetto, la lente concentrerà il fascio riflesso in diversi punti del fotodiodo. Avremo quindi la possibilità di discriminare per distanza invece che per quantità di luce. Con l'immagine seguente sarà sicuramente più chiaro.
Con questi sensori non ci sarà più il problema nel confondere uno sfondo chiaro con un oggetto scuro. Questo è il motivo per cui queste fotocellule vengono chiamate soppressore di sfondo.
Un tipo di sensore è migliore di un altro? Non necessariamente, ciò dipenderà dall'applicazione da risolvere. Diamo un'occhiata a un paio di esempi.
Rilevare oggetti indipendentemente dal colore:
In questo caso un sensore di rilevamento diffuso non è adatto perché la regolazione che possiamo fare per un certo colore potrebbe non essere valida per rilevare un oggetto di un altro colore. Qui un sensore trigonometrico sarà sicuramente più conveniente.
Stessa cosa nel caso il fondo sia molto vicino
Rilevamento di etichetta posta su un oggetto
In questo caso, se l'etichetta è bianca o ovviamente più chiara del prodotto a cui è attaccata, dovremmo scegliere di discriminare con un sensore a lue diffusa in base alla quantità di luce riflessa poiché la differenza di distanza, che è lo spessore dell'etichetta, è minima.
Come si può facilmente notare, a seconda dell'applicazione, un'opzione o l'altra ci si addice meglio. Per questo motivo risulta importante sapere come funziona ogni tecnologia per decidere valutando quali criteri sono i più appropriati.
Nel video seguente, sono stati eseguiti alcuni test con sensori di entrambi i tipi in modo da potersi rendere conto delle differenze. In particolare come sensore a riflessione diffusa è stata scelta la fotocellula #NoSpace in miniatura CX412, mentre come sensore trigonometrico la fotocellula CX442.
