Acquaviva Andrea

Le fotocellule rappresentano uno dei sistemi più diffusi per il rilevamento di oggetti senza contatto.

Il principio di rilevamento nei sistemi fotoelettrici, nel nostro caso le fotocellule, consiste nel permette o impedire a un elemento ricevitore di "vedere" un fascio di luce emesso da una particolare sorgente.

Le fotocellule possono essere divise in quattro tipi base, in funzione alla relazione che intercorre tra l'oggetto da rilevare e la luce, ovvero a:

Sbarramento

Riflessione

Reflex

Riflessione definita

Nelle fotocellule a sbarramento (rilevamento a fascio passante), l'emettitore e il ricevitore sono posti su lati opposti rispetto al punto nel quale l'oggetto deve essere rilevato; il rilevamento a luogo quando un oggetto interrompe il fascio di luce tra trasmettitore e ricevitore.

In quelle a riflessione, le funzioni sorgente e ricevitore sono incluse nella stessa custodia, qui il fascio di luce emesso dalla sorgente viene diretto su un catarifrangente il quale, grazie alla sua superficie speculare prismatica a 90 gradi, lo riflette e rimanda verso il ricevitore.

Il rilevamento a luogo quando un oggetto interrompe il fascio luminoso emesso

o di ritorno fra il sensore e il catarifrangente.

Questo sistema risulta più pratico in quanto si può evitare il cablaggio di un altro componente, sostituito dal catarifrangente.

Quelle a reflex, si basano sullo stesso principio di quelle a riflessione, solo che in questo caso, la fotocellula rileva il fascio luminoso direttamente riflesso dall'oggetto da rilevare e non è quindi necessario utilizzare il catarifrangente.

Quelle a riflessione definita hanno struttura e modo di rilevamento uguali a quelle a reflex, solo che in questo caso il fascio luminoso sorgente e il campo visivo dell'emettitore sono localizzati su un punto comune specifico, quindi l'oggetto da rilevare deve essere in una posizione definita per poter effettuare la riflessione.

SISTEMI OTTICI

Nelle fotocellule a sbarramento, un LED emette una luce pulsante modulata

attraverso un circuito oscillatore; il tipo di luce dipende dall'elemento utilizzato, ovvero LED a infrarossi verde o rosso, lampada a incandescenza o diodo laser.

La luce emessa attraversa una lente convessa, che è posta a una distanza focale per avere un fascio luminoso  parallelo, essa concentra nel suo punto focale la luce emessa dalla sorgente luminosa, quindi anche l'elemento ricevitore è posto alla distanza focale, dove è concentrata la massima intensità luminosa, convertendo il segnale luminoso in un segnale elettrico.

Inoltre vi è un filtro, posto tra il componente e la lente, che impedisce alle interferenze luminose esterne di penetrare nell'elemento ricevitore che è tarato sullo spettro della sorgente luminosa utilizzata, bloccando quindi la luce avente spettro diverso.

In quelle a riflessione, la sorgente lumosa e il ricevitore, sono montati

separatamente, una accanto all'altra. Il funzionamento della sorgente è identico a quello precedente, solo che il fascio viene riflesso e captato dal ricevitore  in modo analogo a quello precedente, tutto questo tramite il catarifrangente, che grazie alla sua struttura assicura una riflessione parallela nella direzione apposta.

In tutti e due i tipi gli oggetti lucidi possono provocare un errore di rilevamento.

CATARIFRANGENTI

La retrorifrazione è ottenuta in due modi: con un riflettore prismatico o con un riflettore a grani.

Quelli prismatici hanno delle superfici interne fortemente speculari composte da 3 facce, ciascuna delle quali è disposta a 90 gradi rispetto a quella adiacente.

Il fascio luminoso, dopo essere entrato dall'apertura, viene riflesso da una superficie all'altra e rimandato nuovamente verso il suo punto d'origine.

Invece quelli a grani, presentano appunto dei piccoli grani trasparenti sulla loro superficie. Qui il fascio di luce, incidente sulla sfera, viene rifratto, ovvero si riflette sulla superficie posteriore del grano, e successivamente viene nuovamente rifratto quando esce dal grano, restituendo la luce verso la direzione originale.