Osnove i primjene optičkih senzora

Osnove i primjene optičkih senzora

Optički senzor pretvara svjetlosne zrake u elektronički signal. Svrha optičkog senzora je izmjeriti fizičku količinu svjetlosti i, ovisno o vrsti senzora, zatim je prevesti u oblik koji je čitljiv integriranim mjernim uređajem. Optički Koriste se senzori za beskontaktno otkrivanje, brojanje ili pozicioniranje dijelova. Optički senzori mogu biti unutarnji ili vanjski. Vanjski senzori skupljaju i odašilju potrebnu količinu svjetlosti, dok se unutarnji senzori najčešće koriste za mjerenje zavoja i drugih malih promjena u smjeru.



Mjerne veličine koje su mogući različitim optičkim senzorima su temperatura, brzina razine tekućine, tlak, pomak (položaj), vibracije, kemijske vrste, zračenje sile, pH vrijednost, soj, akustično polje i električno polje


Vrste optičkih senzora

Postoje različite vrste optičkih senzora, najčešće vrste koje koristimo u našim stvarnim aplikacijama, kako je navedeno u nastavku.





  • Fotoprovodni uređaji koji se koriste za mjerenje otpora pretvaranjem promjene upadne svjetlosti u promjenu otpora.
  • Fotonaponska ćelija (solarna ćelija) pretvara količinu upadne svjetlosti u izlazni napon.
  • Fotodiode pretvoriti količinu upadne svjetlosti u izlaznu struju.

Fototranzistori su vrsta bipolarnog tranzistora gdje je spoj baza-kolektor izložen svjetlosti. To rezultira istim ponašanjem fotodiode, ali s unutarnjim dobitkom.

Načelo rada je odašiljanje i primanje svjetlosti u optičkom senzoru, objekt koji se otkriva odražava ili prekida a svjetlosna zraka koju odašilje dioda . Ovisno o vrsti uređaja, procjenjuje se prekid ili odraz svjetlosne zrake. To omogućuje otkrivanje predmeta neovisno o materijalu od kojeg su izrađeni (drvo, metal, plastika ili drugo). Posebni uređaji čak omogućuju otkrivanje prozirnih predmeta ili onih s različitim bojama ili kontrastnim varijacijama. Različite vrste optičkih senzora kako je objašnjeno u nastavku.



Različite vrste optičkih senzora

Različite vrste optičkih senzora

Prolazni senzori

Sustav se sastoji od dvije odvojene komponente odašiljač i prijemnik smješteni su jedan nasuprot drugome. Predajnik projicira svjetlosnu zraku na prijemnik. Prekid zrake svjetlosti prijemnik tumači kao signal prekidača. Nebitno je gdje dolazi do prekida.


Prednost: Mogu se postići velike operativne udaljenosti, a prepoznavanje je neovisno o strukturi površine objekta, boji ili refleksiji.

Da bi se zajamčila velika operativna pouzdanost, mora se osigurati da je objekt dovoljno velik da u potpunosti prekine snop svjetlosti.

Retrorefleksni senzori

Odašiljač i prijemnik nalaze se u istoj kući, kroz reflektor se emitirana zraka svjetlosti usmjerava natrag na prijemnik. Prekid zrake svjetlosti započinje postupak prebacivanja. Gdje dolazi do prekida nije važno.

Prednost: Retrorefleksni senzori omogućuju velike radne udaljenosti s preklopnim točkama, koje su točno ponovljive i zahtijevaju malo napora za ugradnju. Svi objekti koji prekidaju zraku svjetlosti točno se otkrivaju neovisno o njihovoj površinskoj strukturi ili boji.

Difuzni reflektori

I odašiljač i prijemnik su u jednom kućištu. Prodano svjetlo reflektira objekt koji treba detektirati.

Prednost: Intenzitet difuzne svjetlosti na prijamniku služi kao uvjet prebacivanja. Bez obzira na postavku osjetljivosti, stražnji dio uvijek se odražava bolje od prednjeg dijela. To dovodi do pogrešnih operacija prebacivanja.

Različiti izvori svjetlosti za optičke senzore

Mnogo ih je vrste izvora svjetlosti s. Sunce i svjetlost iz plamena baklje bili su prvi izvori svjetlosti koji se koriste za proučavanje optike. Zapravo, svjetlost koja dolazi iz određene (izišle) tvari (npr. Joda, klora i žive iona) još uvijek pruža referentne točke u optičkom spektru. Jedna od ključnih komponenti u optičkoj komunikaciji je monokromatski izvor svjetlosti. U optičkoj komunikaciji izvori svjetlosti moraju biti jednobojni, kompaktni i dugotrajni. Ovdje su dvije različite vrste izvora svjetlosti.

1. LED (dioda koja emitira svjetlost)

Tijekom procesa rekombinacije elektrona s rupama na spojevima n-dopiranih i p-dopiranih poluvodiča, energija se oslobađa u obliku svjetlosti. Pobuda se odvija primjenom vanjskog napona i može se odvijati rekombinacija ili se može stimulirati kao drugi foton. To olakšava spajanje LED dioda svjetlost optičkim uređajem.

LED je p-n poluvodički uređaj koji emitira svjetlost kada se na njegova dva terminala primijeni napon

LED je p-n poluvodički uređaj koji emitira svjetlost kada se na njegova dva terminala primijeni napon

2. LASER (Pojačanje svjetlosti stimuliranim zračenjem)

Laser nastaje kada elektroni u atomima u posebnim naočalama, kristalima ili plinovima apsorbiraju energiju od električne struje i pobude se. Pobuđeni elektroni kreću se iz orbite s nižom energijom u višu energiju oko jezgre atoma. Kad se vrate u normalno ili osnovno stanje, to dovodi do toga da elektroni emitiraju fotone (čestice svjetlosti). Svi su ti fotoni iste valne duljine i koherentni. Uobičajena vidljiva svjetlost ima više valnih duljina i nije koherentna.

LASAR postupak emisije svjetlosti

LASAR postupak emisije svjetlosti

Primjena optičkih senzora

Primjena ovih optičkih senzora kreće se od računala do detektora pokreta. Da bi optički senzori mogli učinkovito raditi, oni moraju biti odgovarajuće vrste za primjenu, tako da održavaju osjetljivost na svojstvo koje mjere. Optički senzori sastavni su dijelovi mnogih uobičajenih uređaja, uključujući računala, strojeve za kopiranje (xerox) i rasvjetna tijela koja se automatski uključuju u mraku. A neke od uobičajenih aplikacija uključuju alarmne sustave, sinkrone za fotografske bljeskove i sustave koji mogu otkriti prisutnost predmeta.

Senzori ambijentalne svjetlosti

uglavnom smo vidjeli ovaj senzor na našim mobilnim telefonima. Produžit će vijek trajanja baterije i omogućiti zaslone koji se lako vide i koji su optimizirani za okoliš.

Senzori ambijentalne svjetlosti

Senzori ambijentalne svjetlosti

Biomedicinske primjene

optički senzori imaju snažne primjene u biomedicinskom polju. Neki od primjera Analiza daha pomoću prilagodljivog diodnog lasera, Optički monitori srčanog ritma optički mjerač otkucaja srca mjeri vaš puls pomoću svjetla. Kroz kožu svijetli LED, a optički senzor ispituje svjetlost koja se reflektirala natrag. Budući da krv upija više svjetlosti, kolebanje razine svjetlosti može se prevesti u puls. Taj se postupak naziva fotopletizmografija.

Pokazatelj razine tekućine na bazi optičkih senzora

Na temelju optičkih senzora Pokazatelj razine tekućine sastoje se od dva glavna dijela, infracrvene LED diode povezane s tranzistorom svjetlosti i prozirnog vrha prizme s prednje strane. LED projicira infracrveno svjetlo prema van, kada je vrh senzora okružen zrakom, svjetlost reagira odbijanjem natrag s vrhom prije nego što se vrati na tranzistor. Kad je senzor umočen u tekućinu, svjetlost se raspršuje i manje se vraća u tranzistor. Količina reflektirane svjetlosti u tranzistoru utječe na izlazne razine, što omogućava osjetljivost razine točke

Optički senzor razine

Optički senzor razine

Imate li osnovne podatke o optičkom senzoru? Priznajemo da gore navedeni podaci pojašnjavaju osnove koncepta optičkog senzora sa srodnim slikama i raznim aplikacijama u stvarnom vremenu. Nadalje, bilo kakve sumnje u vezi s ovim konceptom ili za provedbu bilo kojih projekata temeljenih na senzorima , dajte svoje prijedloge i komentare na ovaj članak koji možete napisati u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koji su različiti izvori svjetlosti optičkog senzora?