اصول و کاربردهای حسگرهای نوری

اصول و کاربردهای حسگرهای نوری

حسگرهای نوری پرتوهای نور را به سیگنال الکترونیکی تبدیل می کند. هدف یک حسگر نوری اندازه گیری مقدار فیزیکی نور است و بسته به نوع سنسور، آن را به شکلی ترجمه می کند که توسط یک دستگاه اندازه گیری یکپارچه قابل خواندن باشد. سنسورهای نوری برای تشخیص بدون تماس، شمارش یا موقعیت یابی قطعات استفاده می شود. سنسورهای نوری می توانند داخلی یا خارجی باشند. حسگرهای خارجی مقدار مورد نیاز نور را جمع آوری و منتقل می کنند، در حالی که سنسورهای داخلی اغلب برای اندازه گیری خمیدگی ها و سایر تغییرات کوچک در جهت استفاده می


حسگرهای نوری پرتوهای نور را به سیگنال الکترونیکی تبدیل می کند. هدف یک حسگر نوری اندازه گیری مقدار فیزیکی نور است و بسته به نوع سنسور، آن را به شکلی ترجمه می کند که توسط یک دستگاه اندازه گیری یکپارچه قابل خواندن باشد. سنسورهای نوری برای تشخیص بدون تماس، شمارش یا موقعیت یابی قطعات استفاده می شود. سنسورهای نوری می توانند داخلی یا خارجی باشند. حسگرهای خارجی مقدار مورد نیاز نور را جمع آوری و منتقل می کنند، در حالی که سنسورهای داخلی اغلب برای اندازه گیری خمیدگی ها و سایر تغییرات کوچک در جهت استفاده می شوند. اندازه گیری های ممکن توسط حسگرهای نوری مختلف عبارتند از: دما، سرعت سطح مایع، فشار، جابجایی (موقعیت)، ارتعاشات، گونه های شیمیایی، تابش نیرو، مقدار pH، کرنش، میدان صوتی و میدان الکتریکی.

انواع حسگرهای نوری
 
انواع مختلفی از حسگرهای نوری وجود دارد که رایج‌ترین نوع آن‌ها در برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی‌مان به شرح زیر است.

دستگاه های رسانای نوری که برای اندازه گیری مقاومت با تبدیل تغییر نور فرودی به تغییر مقاومت استفاده می شوند.
سلول فتوولتائیک (سلول خورشیدی) مقداری از نور فرودی را به ولتاژ خروجی تبدیل می کند.
فتودیودها مقداری از نور فرودی را به جریان خروجی تبدیل می کنند.
فوتوترانزیستورها نوعی ترانزیستور دوقطبی هستند که محل اتصال پایه-کلکتور در معرض نور قرار می گیرد. این منجر به همان رفتار یک فتودیود می شود، اما با بهره داخلی.


اصل کار انتقال و دریافت نور در یک حسگر نوری است، جسمی که باید تشخیص داده شود پرتو نوری را که توسط یک دیود ساطع می‌شود منعکس یا قطع می‌کند. بسته به نوع دستگاه، وقفه یا انعکاس پرتو نور ارزیابی می شود. این امر امکان تشخیص اشیاء را مستقل از موادی که از آن ساخته شده اند (چوب، فلز، پلاستیک یا موارد دیگر) ممکن می سازد. دستگاه‌های ویژه حتی امکان تشخیص اشیاء شفاف یا آن‌هایی که رنگ‌ها یا تفاوت‌های متفاوتی دارند را نیز می‌دهند. انواع مختلف حسگرهای نوری که در زیر توضیح داده شده است.

حسگرهای نوری از طریق پرتو
این سیستم از دو جزء مجزا تشکیل شده است که فرستنده و گیرنده در مقابل یکدیگر قرار می گیرند. فرستنده یک پرتو نور را به گیرنده می تاباند. قطع شدن پرتو نور به عنوان سیگنال سوئیچ توسط گیرنده تفسیر می شود. این که وقفه در کجا رخ می دهد بی ربط است.

مزیت: فواصل عملیاتی زیادی را می توان به دست آورد و تشخیص مستقل از ساختار سطح، رنگ یا بازتابش جسم است.

PCBWay
برای تضمین قابلیت اطمینان عملیاتی بالا، باید مطمئن بود که جسم به اندازه کافی بزرگ است که پرتو نور را به طور کامل قطع کند.

سنسورهای بازتابی
فرستنده و گیرنده هر دو در یک خانه هستند، از طریق یک بازتابنده پرتو نور ساطع شده به سمت گیرنده هدایت می شود. قطع شدن پرتو نور یک عملیات سوئیچینگ را آغاز می کند. جایی که وقفه رخ می دهد اهمیتی ندارد.
مزیت: سنسورهای بازتابنده، فواصل عملیاتی بزرگ را با نقاط سوئیچینگ امکان پذیر می کنند، که دقیقاً قابل تکرار هستند و نیاز به تلاش کمی برای نصب دارند. تمام اجسامی که پرتو نور را قطع می کنند، مستقل از ساختار سطحی یا رنگ آنها به طور دقیق شناسایی می شوند.

حسگرهای نوری بازتاب منتشر
فرستنده و گیرنده هر دو در یک محفظه قرار دارند. نور عبوری توسط جسمی که باید تشخیص داده شود منعکس می شود.
مزیت: شدت نور پراکنده در گیرنده به عنوان شرایط سوئیچینگ عمل می کند. صرف نظر از تنظیم حساسیت، قسمت عقب همیشه بهتر از قسمت جلو منعکس می شود. این منجر به عواقب عملیات سوئیچینگ اشتباه می شود.

منابع نوری مختلف برای حسگرهای نوری


 
انواع مختلفی از منابع نور برای حسگرهای نوری وجود دارد. خورشید و نور حاصل از سوزاندن شعله های مشعل اولین منابع نوری بودند که برای مطالعه اپتیک مورد استفاده قرار گرفتند. در حقیقت، نوری که از مواد خاص (خروج شده) (مانند یون، ید، کلر و جیوه) می آید، همچنان نقاط مرجع در طیف نوری را فراهم می کند. یکی از اجزای کلیدی در ارتباطات نوری منبع نور تک رنگ است. در ارتباطات نوری، منابع نور باید تک رنگ، فشرده و طولانی مدت باشند. در اینجا دو نوع مختلف منبع نور وجود دارد.

1. LED (دیود ساطع کننده نور)
 


نظرات کاربران
ارسال نظر