Основи и приложения на оптичните сензори

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Оптичен сензор преобразува светлинните лъчи в електронен сигнал. Целта на оптичния сензор е да измерва физическо количество светлина и в зависимост от вида на сензора го преобразува във форма, която се чете от вградено измервателно устройство. Оптични Използват се сензори за безконтактно откриване, броене или позициониране на части. Оптичните сензори могат да бъдат както вътрешни, така и външни. Външните сензори събират и предават необходимото количество светлина, докато вътрешните сензори най-често се използват за измерване на завоите и други малки промени в посоката.

Възможните измервания от различни оптични сензори са температура, ниво на течността в скоростта, налягане, изместване (позиция), вибрации, химически видове, силова радиация, рН-стойност, деформация, акустично поле и електрическо поле




Видове оптични сензори

Съществуват различни видове оптични сензори, най-често срещаните видове, които използваме в нашите реални приложения, както е дадено по-долу.

  • Фотопроводими устройства, използвани за измерване на съпротивлението чрез преобразуване на промяна на падащата светлина в промяна на съпротивлението.
  • Фотоволтаичната клетка (слънчева клетка) преобразува количество падаща светлина в изходно напрежение.
  • Фотодиодите конвертирате количество падаща светлина в изходен ток.

Фототранзисторите са вид биполярен транзистор, при който кръстовището база-колектор е изложено на светлина. Това води до същото поведение на фотодиод, но с вътрешна печалба.



Принципът на действие е предаването и приемането на светлина в оптичен сензор, обектът, който трябва да бъде открит, отразява или прекъсва a светлинен лъч, изпратен от излъчващ диод . В зависимост от вида на устройството се оценява прекъсването или отражението на светлинния лъч. Това прави възможно откриването на обекти независимо от материала, от който са конструирани (дърво, метал, пластмаса или друго). Специалните устройства дори позволяват откриване на прозрачни обекти или такива с различни цветове или вариации в контраст. Различни видове оптични сензори, както е обяснено по-долу.

Различни видове оптични сензори

Различни видове оптични сензори

Сензори за пропускане на лъча

Системата се състои от два отделни компонента, предавателят и приемникът са разположени един срещу друг. Предавателят проектира светлинен лъч върху приемника. Прекъсването на светлинния лъч се интерпретира като сигнал на превключвателя от приемника. Без значение е къде се случва прекъсването.


Предимство: Могат да се постигнат големи работни разстояния и разпознаването е независимо от повърхностната структура, цвета или отражателната способност на обекта.

За да се гарантира висока оперативна надеждност, трябва да се гарантира, че обектът е достатъчно голям, за да прекъсне изцяло светлинния лъч.

Отражателни сензори

Предавателят и приемникът са в една и съща къща, чрез рефлектор излъченият лъч светлина се насочва обратно към приемника. Прекъсването на светлинния лъч инициира превключваща операция. Където се случва прекъсването, няма значение.

Предимство: Отражателните сензори позволяват големи работни разстояния с превключващи точки, които са точно възпроизводими и изискват малко усилие за монтиране. Всички обекти, прекъсващи светлинния лъч, се откриват точно, независимо от тяхната повърхностна структура или цвят.

Дифузни сензори за отражение

И предавателят, и приемникът са в един корпус. Предаваната светлина се отразява от обекта, който трябва да бъде открит.

Предимство: Интензивността на дифузната светлина в приемника служи като условие за превключване. Независимо от настройката на чувствителността задната част винаги се отразява по-добре от предната част. Това води до последствие от грешни операции на превключване.

Различни източници на светлина за оптични сензори

Има много видове източник на светлина с. Слънцето и светлината от горящите пламъци на факелите са първите източници на светлина, използвани за изучаване на оптиката. Всъщност светлината, идваща от определена (излязла) материя (например йод, хлор и живачни йони), все още осигурява референтните точки в оптичния спектър. Един от ключовите компоненти в оптичната комуникация е монохроматичният източник на светлина. При оптичните комуникации източниците на светлина трябва да бъдат едноцветни, компактни и дълготрайни. Ето два различни вида източник на светлина.

1. LED (Светодиод)

По време на процеса на рекомбинация на електрони с дупки в кръстовищата на n-допирани и p-допирани полупроводници, енергията се освобождава под формата на светлина. Възбуждането се осъществява чрез прилагане на външно напрежение и рекомбинацията може да се осъществи, или може да се стимулира като друг фотон. Това улеснява свързването светодиода светлина с оптично устройство.

LED е p-n полупроводниково устройство, което излъчва светлина, когато напрежението е приложено през двата му терминала

LED е p-n полупроводниково устройство, което излъчва светлина, когато напрежението е приложено през двата му терминала

2. ЛАЗЕР (Усилване на светлината чрез стимулирано излъчване)

Лазер се създава, когато електроните в атомите в специални стъкла, кристали или газове абсорбират енергия от електрически ток, те се възбуждат. Възбудените електрони се движат от орбита с по-ниска енергия към орбита с по-висока енергия около ядрото на атома. Когато се върнат в нормалното си или основно състояние, това води до електроните, които излъчват фотони (частици светлина). Всички тези фотони са с еднаква дължина на вълната и кохерентни. Обикновената видима светлина се състои от множество дължини на вълната и не е кохерентна.

LASAR Процес на излъчване на светлина

LASAR Процес на излъчване на светлина

Приложения на оптични сензори

Приложението на тези оптични сензори варира от компютри до детектори на движение. За да работят оптичните сензори ефективно, те трябва да са от правилния тип за приложението, така че да поддържат чувствителността си към свойството, което измерват. Оптичните сензори са неразделни части на много често срещани устройства, включително компютри, копирни машини (xerox) и осветителни тела, които се включват автоматично в тъмното. А някои от често срещаните приложения включват алармени системи, синхрони за фотографски светкавици и системи, които могат да открият присъствието на обекти.

Сензори за околна светлина

най-вече сме виждали този сензор на нашите мобилни телефони. Той ще удължи живота на батерията и ще позволи лесно видими дисплеи, оптимизирани за околната среда.

Сензори за околна светлина

Сензори за околна светлина

Биомедицински приложения

оптичните сензори имат стабилни приложения в биомедицинската област. Някои от примерите Анализ на дишането с помощта на регулируем диоден лазер, Оптични пулсомери оптичен пулсомер измерва пулса ви с помощта на светлина. LED преминава през кожата, а оптичният сензор изследва светлината, която се отразява обратно. Тъй като кръвта поглъща повече светлина, колебанията в нивото на светлината могат да бъдат превърнати в сърдечна честота. Този процес се нарича фотоплетизмография.

Индикатор за ниво на течността, базиран на оптичен сензор

Оптичен сензор Индикатор за нивото на течността се състоят от две основни части инфрачервен светодиод, съчетан със светлинен транзистор и прозрачен връх на призмата отпред. Светодиодът прожектира инфрачервена светлина навън, когато върхът на сензора е заобиколен от въздух, светлината реагира чрез отскачане обратно с върха преди връщането към транзистора. Когато сензорът е потопен в течност, светлината се разпръсква навсякъде и по-малко се връща към транзистора. Количеството отразена светлина в транзистора влияе на нивата на изхода, което прави възможно определянето на точково ниво

Оптичен сензор за ниво

Оптичен сензор за ниво

Имате ли основната информация за оптичния сензор? Признаваме, че дадената по-горе информация изяснява основите на концепцията за оптичен сензор със свързани изображения и различни приложения в реално време. Освен това, всякакви съмнения относно тази концепция или за изпълнение на всякакви сензорни проекти , моля, дайте вашите предложения и коментари по тази статия, която можете да напишете в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас, кои са различните източници на светлина на оптичния сензор?