TAKEX – Guida all’uso delle fibre ottiche in campo industriale

Sistemi in fibra ottica
I sistemi in fibra ottica qui descritti necessitano dell’utilizzo di due elementi fondamentali e di eventuali componenti accessori:

• l’elemento principale, il cuore del sistema, è l’amplificatore per fibre ottiche detto anche sensore, che ha lo scopo di emettere, ricevere e convertire l’energia luminosa in un segnale elettrico. Si tratta del cervello del sistema in quanto è in grado di proiettare una luce e poi di riceverla valutando, tramite l’uso di un microprocessore, com’è cambiato il segnale da quando è stato emesso dal sistema a quando vi è rientrato;
• il secondo elemento sono le fibre ottiche, che trasportano la luce emessa dall’amplificatore fino al punto di rilevamento e dal punto di rilevamento di nuovo verso l’amplificatore. Le fibre ottiche vengono dette:
  • fibre ottiche a riflessione diretta quando sono affiancate l’una all’altra e terminano in una testina metallica, o plastica, dotata di due occhi (quello di emissione e quello di ricezione). La luce viene emessa da uno di essi e una volta che colpisce il target una parte della stessa rientra nell’altro che la riporta all’amplificatore (in caso di mancanza di target tutta la luce si disperde nell’ambiente e all’amplificatore non torna nulla)
  • fibre ottiche a sbarramento quando le due fibre non corrono parallelamente verso il target, ma una arriva da un lato e l’altra da quello opposto, in modo che le testine delle fibre si guardino fra loro (in questo caso le testine sono due). In tale situazione se tutto o quasi il segnale luminoso emesso entra nel ricevitore posto dall’altra parte vuol dire che non è presente nessun oggetto in mezzo, la luce passa senza interruzione, se invece la luce viene interrotta significa che è presente un target che viene pertanto rilevato dall’amplificatore
• poi vi sono gli elementi accessori:
  • lenti focalizzatrici del raggio usate per restringere la grandezza dello spot luminoso emesso o per moltiplicarne la focale
  • lenti per deflettere di 90 gradi il raggio stesso
  • catarifrangenti di vario tipo del tutto simili a quelli usati per le fotocellule
  • staffe di fissaggio
  • e infine guaine di protezione corazzate adatte per l’utilizzo delle fibre in ambienti
    ostili.

Che cosa sono le fibre ottiche, dove si utilizzano, come sono fatte?

La fibra ottica è una sorta di piccolissimo tubo che trasporta la luce, da un punto ad un altro. La funzione dei sistemi a fibra ottica è molto simile a quella delle semplici fotocellule, ma a differenza di queste offrono un’enorme versatilità.

Sono particolarmente adatte in caso di:

• limitazioni di spazio: esistono infatti fibre con testine di rilevamento anche piccole come uno spillo, o di dimensioni tali da essere comode per l’installazione (come quelle filettate M3, M4 o M6)
• condizioni ambientali ostili: fibre ottiche costruite in vetro, fibre corazzate per l’industria pesante o fibre ricoperte con materiali antiagressione come il teflon, adatto anche per gli acidi o per l’industria alimentare
• assenza di energia elettrica nel punto di rilevamento: esistono fibre standard di lunghezza 2 metri, ma ne esistono anche da 5 metri, 10 metri o fibre di lunghezza molto maggiore opportunamente tagliabili con apposite ghigliottine.

A cosa servono le fibre ottiche?

Le fibre ottiche sono utilizzate per trasmettere l’energia luminosa a distanza, sono costruite con dei filamenti sottili e trasparenti di plastica, o di vetro, di qualità ottica delle dimensioni di un capello.
In genere all’interno del tubo che le contiene ne viene utilizzato un certo numero.
Vengono usate per trasmettere e ricevere la luce dal LED di un sensore chiamato amplificatore per fibre ottiche, generalmente di luce rossa, ma disponibile per applicazioni speciali anche in luce bianca, blu, verde o all’infrarosso.
Le fibre ottiche più comuni sono quelle in plastica sono versatili e convenienti economicamente;
risultano anche più flessibili e questo è un aspetto importante laddove vengano ripetutamente movimentate. Possono inoltre essere tagliate della misura necessaria con un apposito strumento.

Le fibre ottiche in vetro sono molto robuste e garantiscono elevate prestazioni anche in ambienti con temperature estreme in quanto possono arrivare fino a 350 °C, resistono ad ambienti corrosivi e possono essere applicate anche in ambienti sottovuoto.

Applicazioni tipiche per la fibra ottica:

• Alimentatori a vibratori
• Nastri trasportatori
• Conteggio di pillole
• Rilevamento di piccoli oggetti
• Rilevamento del bordo di materiale che scorre
• Presenza prodotto in prossimità di forni
• In apparecchiature per la produzione di semiconduttori
• Su bracci robotici
• Su macchine mobili
• Come guidabordo
• In punti pericolosi
• In stazioni di ispezione finali
• Nell’industria pesante
• Per il controllo qualità.

Catalogo fibre ottiche Takex: TAKEX A fotosensori a fibra ottica