光電感測器誤判與抖動的原因及對策｜從症狀縮小原因範圍的思路

誤判，是受光量的變異碰到閾值而發生

判別型感測器會將受光量等數值與閾值（切換ON與OFF的分界值）比較，以決定輸出。這個數值並不是每次都完全相同。它會因工件的顏色或通過的位置而略有不同，也會因髒汙或溫度而每天變動。

也就是說，有工件時的數值與沒有工件時的數值，都在一定的寬度內變異。這個寬度的邊緣一碰到閾值，就會判別錯誤。

• 漏檢：有工件時的數值低於閾值
• 誤檢：沒有工件時的數值超過閾值
• 抖動：數值在閾值附近來回變動，輸出頻繁地反覆切換ON與OFF

與閾值之間的距離稱為「餘裕度」，以受光量等數值為閾值的幾倍來表示。餘裕度越大，即使數值稍有變異，判定也不會改變。尋找誤判的原因，要從找出餘裕度減少的理由開始。

先看「哪一邊的數值靠近了閾值」

發生誤判時，往往會想先從更換感測器或調整靈敏度著手，但這樣容易繞遠路。首先，要從放大器的顯示讀取有工件與沒有工件時的受光量，並與安裝時的紀錄比較。依哪一邊的數值靠近了閾值，可疑的原因可分為3類。

• 原本的訊號變弱（以光電感測器來說，就是「入光側下降」）：透鏡髒汙、光軸偏移、安裝鬆動、光纖彎曲、工件顏色或光澤的變化
• 多了多餘的訊號（「遮光側上升」）：背景反射、從工件旁繞過的光或穿透工件的光、干擾光、並排的感測器之間的相互干擾
• 數值沒有改變：兩邊的數值都離閾值很遠，卻仍然出錯。應懷疑響應時間與工件速度、工件晃動、配線或接收端的輸入

沒有可供比較的紀錄，就無法知道是哪一邊的數值發生了變動。安裝時先記錄受光量，是讓問題盡快解決的捷徑。

從症狀找出可能的原因與對策

以下整理常見的症狀，以及可能的原因與對策。

要注意的是「只要提高靈敏度就能解決」的想法。如果原因是背景反射這類多餘的訊號，提高靈敏度反而會讓誤檢增加。如果原因是透鏡髒汙，髒汙會持續累積，不久又會漏檢。未經確認就改變靈敏度，有時只會讓症狀換成別的形式。

抖動與計數錯誤，靠應差與計時器

工件在分界附近晃動時，就會發生抖動。加大應差（變為ON的數值與回到OFF的數值之差）後，在這個寬度內的晃動就不會讓輸出切換。不過，應差越窄，雖然越能分辨微小的差異，卻也越容易發生抖動。

對於有光澤又有凹凸的工件，在工件前進的過程中，會有反射光偏離受光部的瞬間。受光量只要瞬間低於閾值，1個工件就會讓輸出變為ON 2次，PLC便會計為2個。即使在工件停止的狀態下查看受光量，也看不出這個症狀。

這種情況下，可使用讓輸出延遲一段設定時間才回到OFF的「OFF延遲計時器」，讓感測器忽略短暫的OFF。如果靠降低閾值來解決，就容易連背景的反射也一併檢測到，這次反而會在空的輸送帶上變為ON。

計時器也有需要取捨之處。工件在移動時，延遲的時間會直接變成位置的偏差。延遲太長，就會把接連而來的2個工件算成1個。響應時間也一樣，設得越快，餘裕度越低，能發揮防干擾功能的感測器數量也會減少。

懷疑的順序，從「簡單的事」與「改變過的事」開始

原因無法立刻查明時，要事先決定確認的順序。

1. 記下症狀（從何時開始、多頻繁、哪種工件、幾點發生）
2. 列出改變過的事（更換、改造、品項、設定、材料、配線）
3. 從容易確認的地方看起（顯示、窗面的髒汙、連接器、設定值）
4. 一次只改變1個條件，逐步縮小範圍
5. 確認原因之後再修正，並留下紀錄

症狀的出現方式也是線索。如果是從某個時間點突然開始發生，就要懷疑發生前剛改變過的事。例如，把設備的安全護蓋換成有光澤的金屬板之後，它的反射讓感測器在沒有工件時也變為ON，就是這種情形。如果是逐漸惡化，就找髒汙或安裝鬆動；如果是偶爾發生，就找在同一時間動作的東西。

如果只在其他設備運轉時才發生誤動作，也要懷疑是雜訊進入了配線。可以把該設備停下來比較，並採取讓訊號線遠離動力線、將遮蔽層接地等對策。

換上備品，是確認原因是否出在感測器本身的手段。如果換了之後症狀仍未消失，原因就在於安裝、配線、工件或周圍的環境。「修好了」與「找到原因了」是兩回事。