Como Usar um Sensor Fotoelétrico Infravermelho para Detecção de Líquidos à Base de Água

31 de maio de 2017

Resumo: Uma das aplicações fotoelétricas mais difíceis envolve a detecção da presença ou ausência de líquidos transparentes em garrafas transparentes. Sistemas de pesagem on-line, sensores de baixo contraste e sensores ultrassônicos são alguns métodos usados para detectar o nível de enchimento de água, mas esses métodos são caros ou nem sempre são muito confiáveis. Saiba mais sobre como o sensor fotoelétrico QS30 H2O da Banner utiliza uma propriedade óptica única da água para detectar de forma confiável a presença ou ausência de água.

P: O QS30 H2O fotoelétrico pode realmente detectar água transparente?

Sim. As camadas finas de água são transparentes à luz no espectro visível, de modo que os sensores fotoelétricos com LEDs visíveis padrão atravessam a água e normalmente não podem ser usados para detectar a presença de água. No entanto, o QS30 H2O usa um LED infravermelho com um comprimento de onda de 1450 nm que é eficientemente absorvido pela água e por muitos líquidos à base de água. Se nossos olhos pudessem ver cores no espectro infravermelho, a 1450 nm na água ficaria preta.

P: O sensor funcionará em qualquer líquido?

Sim, desde que esse líquido contenha alguma quantidade de água. Por exemplo, ele funcionará com suco, leite, peróxido de hidrogênio, álcool para assepsia, gel para cabelo, sabão ou vinagre. Líquidos que não são à base de água ainda podem bloquear parte da luz emitida devido a fatores como viscosidade ou cor. No entanto, o principal ponto forte deste sensor é sua capacidade de detectar líquidos à base de água usando o comprimento de onda de 1450 nm – não será útil em aplicações que envolvam fluídos como óleo vegetal ou hidrocarbonetos. Se você tiver alguma dúvida sobre se o líquido em sua aplicação será ou não detectado, você sempre pode enviar uma amostra para nossos laboratórios e podemos testá-lo.

P: Posso usar esse sensor para detectar sólidos com alto teor de água?

Sim, como qualquer sensor fotoelétrico, o QS30 H2O pode ser usado para detectar objetos sólidos, mesmo sem conter água. Se o alvo bloquear uma quantidade suficiente do feixe de luz emitido, ele será detectado.

P: Posso usar esse sensor para dizer qual porcentagem do líquido é formada por água?

Não, o sensor não exibe uma leitura da porcentagem de água na amostra. Ele é usado para detectar a presença ou ausência de água, o que para um sensor fotoelétrico de luz visível pode ser uma aplicação de contraste muito baixo e difícil.

QS30EX Rinser Filler Capper Beverage Filling Line

Imagem: Sensor fotoelétrico infravermelho detecta água em garrafas plásticas.

P: A cor do líquido é importante?

Sim, a cor do líquido afeta a quantidade total de luz bloqueada pelo fluído. É esperado que uma bebida de cola escura bloqueie mais luz do que água transparente. Um sensor de LED vermelho padrão pode funcionar adequadamente em aplicações em que você queira detectar a presença de fluido colorido. O sensor QS30 H2O proporciona sensibilidade de contraste adicional valendo-se da banda de absorção de 1450 nm da água.

P: Esse sensor funciona somente se meu recipiente for transparente?

Não, o sensor foi projetado com um excesso de ganho muito alto para atravessar muitos recipientes comumente usados em bens de consumo. A luz do emissor do sensor pode atravessar recipientes transparentes, como vidro ou plástico transparente facilmente. Ela também pode atravessar garrafas de vidro fosco e alguns recipientes de plástico de paredes finas que sejam translúcidos mas não totalmente opacos. O sensor não funciona em caixas de papelão ou latas de metal, e uma etiqueta na lateral de uma garrafa também pode interferir no feixe. Ao trabalhar com recipientes não transparentes, alguns testes e suporte para a aplicação podem ser necessários para aplicar o sensor com sucesso.

P: Por que a luz do sensor atravessa alguns materiais e não atravessa outros?

Os sensores QS30 H2O são projetados com um excesso de ganho muito alto que permite que a luz do sensor atravesse alguns recipientes. Mas tenha em mente que a luz interage com diferentes materiais de maneiras diferentes. Alguns materiais transmitem facilmente a luz e outros bloqueiam ou absorvem a luz. A espessura do material tem um impacto direto sobre a quantidade de luz que atravessa, e quanto é bloqueado. Os modelos de alta potência do QS30 H2O possuem potência extra para atravessar determinados materiais e permitir a detecção de conteúdo líquido em recipientes mais espessos.

P: A forma do recipiente afeta a capacidade do sensor de detectar água?

Sim, a forma e a cor do recipiente são importantes. Mesmo os rótulos podem afetar a capacidade do sensor para atravessar um recipiente. Normalmente, um recipiente tem paredes bastante finas enquanto o conteúdo líquido é uma camada grossa – pense em uma garrafa plástica de água. Com um recipiente vazio, as paredes finas de plástico bloqueiam uma pequena porcentagem da luz, mas quando o recipiente está cheio de água, a camada relativamente grossa de água absorve uma grande porcentagem da luz emitida. Esse contraste entre o recipiente vazio e cheio resulta em uma aplicação de detecção de alto contraste porque a água absorve o comprimento de onda de 1450 nm da luz.

P: Qual é a chave para uma aplicação bem sucedida com esse sensor?

A chave para uma aplicação bem sucedida é determinar se o QS30 H2O pode atravessar o recipiente vazio ou não. Se o sensor puder atravessar o recipiente vazio, geralmente a presença de qualquer fluido à base de água poderá ser detectada de forma confiável.

P: Como posso controlar o excesso de ganho nesse sensor?

O par de sensores em modo oposto vem em um modelo de alto ganho e de baixo ganho. O ganho total do sistema pode ser ajustado com o uso de diafragmas para bloquear parte do feixe, ou os sensores podem ser ligeiramente desalinhados para reduzir a quantidade de luz que atinge o receptor. A abertura também molda o feixe efetivo dos sensores. Isso será útil ao verificar um nível de preenchimento em um recipiente, ou ao trabalhar com recipientes menores que o feixe efetivo de 13 mm de diâmetro do sensor.

P: Qual sensor devo escolher se eu tiver recipientes translúcidos?

Recomendamos modelos de alto ganho quando você precisar de uma longo range ou para recipientes foscos ou translúcidos. Os modelos de baixo ganho são melhores em aplicações que envolvam um curto range ou para uso com recipientes transparentes e líquidos transparentes.