Optinen anturi – Mikä se on?

Mikä on optinen anturi ja miten se toimii?

Optinen anturi on anturityyppi, joka käyttää valoa havaitsemaan kohteiden läsnäoloa, poissaoloa tai sijaintia. Niitä käytetään yleisesti automaatioteollisuudessa kuljetinhihnoilla olevien esineiden havaitsemiseen ja erilaisten tuotantolinjojen tuotevirtojen seurantaan. Nopeiden vasteaikojen, suuren tarkkuutensa ja kestävyytensä ansiosta optiset anturit ovat tärkeässä asemassa valmistavan teollisuuden tehokkuuden ja tarkkuuden parantamiseksi.

Optisten antureiden toimintaperiaate

Optinen anturi havaitsee ja mittaa valonsäteen intensiteetin muutoksia ja muuttaa saamansa tiedot sähköiseksi signaaliksi. Valon intensiteetin muutokset ovat usein seurausta valon heijastumisesta tai sen absorboitumisesta tutkittavaan kohteeseen. Anturin vastaanottaman valon määrän muutosta käytetään havaitsemaan joko kohteen läsnäolo tai sen poissaolo. Koska valo on suoraviivaista ja nopeaa, tekee se optisista antureista erinomaisen tunnistustavan moneen käyttökohteeseen ja sovellukseen. Tästä syystä optisten antureiden käyttö ei rajoitu vain automaatioteollisuuteen vaan niitä löytyy myös muista sovelluksista ja laitteista.

Optisia antureita on kaikkialla!

Optisten antureiden ja niitä hyödyntävien laitteiden kirjo on runsas ja ihminen ei todennäköisesti tule ajatelleeksi, kuinka monesta laitteesta sellainen löytyy. Lähin optinen anturi voi löytyä esimerkiksi kaukosäätimestä, sykekellosta tai tietokoneen hiirestä. Muita optisiin antureihin tukeutuvia laitteita ovat muun muassa viivakoodinlukijat, konenäköjärjestelmät, optiset palohälyttimet ja muut optiikkaan perustuvat mittalaitteet, kuten esimerkiksi pH-mittarit. Optisella anturilla voidaan siis mitata muutakin kuin kappaleiden läsnäoloa. Esimerkiki optinen palohälytin kerää tietoa valonsäteen kulkua haittaavien hiukkasten määrästä ja laukaisee hälytyksen, kun hiukkasten määrä ylittää optisen anturin tunnistusrajan.

Robottipölyimureissa on optisia antureita, jotka ohjaavat robotin liikettä, havainnoivat esteitä ja estävät törmäyksiä.
Tämän lisäksi optisia antureita voidaan hyödyntää imuroitavan huoneen kartoittamisessa. Kuten kuvasta huomataan, ovat optiset anturit (3 kpl) erittäin pieniä ja eivätkä ne siten vie paljoa tilaa imurin rungosta. Optisten antureiden pienikokoisuus on yksi niiden eduista.

Automaatioteollisuudessa käytettävät optiset anturit ovat yleensä erillisiä laitteita, joiden helppo vaihdettavuus ja asennettavuus ovat tärkeitä tekijöitä. Tämä johtuu siitä, että teollisuustason laitteiden elinkaari on huomattavasti pidempi kuin kuluttajatason laitteiden, mikä tarkoittaa, että laitteita huolletaan ja ylläpidetään säännöllisesti. Tämän vuoksi varaosien vaihdettavuus ja asennusnopeus ovat kriittisiä tekijöitä, jotta voidaan välttää pitkät toimintakatkot. Kuvan anturi on SPP 2505 0.2 J kohdevalokenno.

Optisten antureiden kehityskaari

Optisten antureiden kehityksessä on tultu suuria harppauksia eteenpäin viimeisten 20-vuoden aikana. Erityisesti tämä kehitys koskee antureiden kokoa ja tehoa. Antureiden koko on pienentynyt merkittävästi, kun taas samaan aikaan antureiden tuottama teho on lisääntynyt. Kuinka moni muistaa vielä tietokoneen pallohiiren, jotka 2000-luvun alkupuolella korvattiin tarkemmilla ja luotettavemmilla optisilla versioilla.

Kehityssuunta on myös vahvasti suuntautunut järjestelmien langattomuuteen ja esimerkiksi automaatiossa tämä tarkoittaa IoT-yhteensovittamiseen (IoT = internet of things). Uusien kehitysaskelien myötä optisilta antureilta voidaan nykyään kerätä helpommin ja tarkemmin tietoa esimerkiksi anturin vikatilanteesta.

Optinen anturi ja sen käyttö tulevaisuudessa

Tulevaisuus on optisten antureiden ostalta suotuisa automaation lisääntymisen ja uusien teknologisten läpimurtojen myötä. Yhä useampi laite ja tehdas luottaa optiseen tunnistukseen. tehdas ja laitos pystyy tänä päivänä tehostamaan toimintaansa automaation avulla, mikä luo optisten antureiden kysynnälle jatkuvuutta. Antureiden kokoon ja tehokkuuteen pystytään myös edelleen vaikuttamaan, mikä helpottaa etenkin kone- ja laitevalmistajien työtä, kun antureiden tilavaraukset lopullisessa tuotteessa pienenevät.

Mikäli kiinnnostuit optisten antureiden toiminnasta, lue artikkelimme valokennojen toiminnasta.