Az optikai érzékelő a fénysugarakat elektronikus jellé alakítja. Az optikai érzékelő célja a fizikai fénymennyiség mérése, és az érzékelő típusától függően azt az integrált mérőeszköz által olvasható formává alakítja. Optikai Érzékelőket használnak alkatrészek érintés nélküli felismerésére, számlálására vagy pozícionálására. Az optikai érzékelők lehetnek belső vagy külső. A külső érzékelők összegyűjtik és átadják a szükséges mennyiségű fényt, míg a belső érzékelőket használják leggyakrabban a kanyarok és egyéb apró irányváltozások mérésére.
A különböző optikai érzékelők által lehetséges mérési tartományok: hőmérséklet, sebesség, folyadékszint, nyomás, elmozdulás (helyzet), rezgések, vegyi anyagok, erősugárzás, pH-érték, alakváltozás, akusztikus tér és elektromos mező
Az optikai érzékelők típusai
Különböző típusú optikai érzékelők léteznek, ezek a leggyakoribb típusok, amelyeket a valós világ alkalmazásaiban használtunk, az alábbiak szerint.
- Fényvezető eszközök, amelyeket az ellenállás mérésére használnak azáltal, hogy a beeső fény változását az ellenállás változásává alakítják.
- A fotovoltaikus cella (napelem) a beeső fény mennyiségét kimeneti feszültséggé alakítja.
- A fotodiódák alakítson ki egy beeső fénymennyiséget kimeneti árammá.
A fototranzisztorok egyfajta bipoláris tranzisztorok, ahol az alap-kollektor csomópont fénynek van kitéve. Ez ugyanolyan fotodióda viselkedést eredményez, de belső nyereséggel.
Működési elve a fény továbbítása és vétele egy optikai érzékelőben, a detektálandó tárgy tükröz vagy megszakít egy fénysugár által kibocsátott dióda . Az eszköz típusától függően a fénysugár megszakadását vagy visszaverődését értékelik. Ez lehetővé teszi az objektumok detektálását az anyagtól függetlenül (fa, fém, műanyag vagy egyéb). A speciális eszközök lehetővé teszik az átlátszó vagy különböző színű vagy kontrasztú variációk felismerését is. Különböző típusú optikai érzékelők, az alábbiakban ismertetettek szerint.
Különböző típusú optikai érzékelők
Sugárzási érzékelők
A rendszer két különálló alkatrészből áll, az adó és a vevő egymással szemben helyezkedik el. Az adó fénysugarat vetít a vevőre. A fénysugár megszakadását a vevő kapcsolójelként értelmezi. Lényegtelen, hol történik a megszakítás.
Előny: Nagy működési távolságok érhetők el, és a felismerés független a tárgy felületi szerkezetétől, színétől vagy visszaverődésétől.
A magas működési megbízhatóság garantálásához biztosítani kell, hogy az objektum elég nagy legyen ahhoz, hogy a fénysugarat teljesen megszakítsa.
Fényvisszaverő érzékelők
Az adó és a vevő egyaránt ugyanabban a házban van, egy reflektoron keresztül a kibocsátott fénysugár vissza irányul a vevőhöz. A fénysugár megszakadása kapcsolási műveletet indít. A megszakításnak nincs jelentősége.
Előny: A fényvisszaverő érzékelők nagy működési távolságokat tesznek lehetővé kapcsolási pontokkal, amelyek pontosan megismételhetők, és kevés szerelési erőfeszítést igényelnek. A fénysugarat megszakító összes tárgyat a felület szerkezetétől vagy színétől függetlenül pontosan érzékelik.
Diffúz reflexiós érzékelők
Az adó és a vevő is egy házban van. Az áteresztett fényt a detektálandó tárgy tükrözi.
Előny: A vevőnél a szórt fényintenzitás kapcsolási feltételként szolgál. Az érzékenység beállításától függetlenül a hátsó rész mindig jobban tükröződik, mint az első rész. Ez hibás kapcsolási műveletek következményéhez vezet.
Különböző fényforrások az optikai érzékelőkhöz
Sokan vannak típusú fényforrások s. A nap és az égő fáklyaláng fénye volt az első fényforrás az optika tanulmányozásához. Ami azt illeti, bizonyos (kilépett) anyagokból (például jód-, klór- és higanyionokból) származó fény továbbra is az optikai spektrum referenciapontjait adja. Az optikai kommunikáció egyik kulcsfontosságú eleme a monokromatikus fényforrás. Az optikai kommunikációban a fényforrásoknak monokromatikusnak, kompaktnak és tartósnak kell lenniük. Itt van két különböző típusú fényforrás.
1. LED (fénykibocsátó dióda)
Az n-adalékolt és p-adalékolt félvezetők találkozásánál lyukakkal rendelkező elektronok rekombinációs folyamata során az energia fény formájában szabadul fel. A gerjesztés külső feszültség alkalmazásával megy végbe, és a rekombináció történhet, vagy stimulálható más fotonként. Ez megkönnyíti a kapcsolást a LED fény optikai eszközzel.
A LED egy p-n félvezető eszköz, amely fényt bocsát ki, amikor két kapcsán feszültséget adnak
2. LÉZER (fényerősítés stimulált emissziós sugárzással)
Lézer akkor jön létre, amikor a speciális üvegekben, kristályokban vagy gázokban levő atomokban lévő elektronok felveszik az energiát az általuk gerjesztett elektromos áramból. A gerjesztett elektronok alacsonyabb energiájú pályáról magasabb atomú pályára mozognak az atommag körül. Amikor visszatérnek normál vagy alapállapotukba, ez ahhoz vezet, hogy az elektronok fotonokat (fényrészecskéket) bocsátanak ki. Ezek a fotonok azonos hullámhosszon és koherensen vannak. A közönséges látható fény több hullámhosszat tartalmaz, és nem koherens.
LASAR fénykibocsátási folyamat
Optikai érzékelők alkalmazásai
Ezen optikai érzékelők alkalmazása a számítógépektől a mozgásérzékelőkig terjed. Az optikai érzékelők hatékony működéséhez az alkalmazásnak megfelelő típusúaknak kell lenniük, hogy megőrizzék érzékenységüket az általuk mért tulajdonságokkal szemben. Az optikai érzékelők számos általános eszköz szerves részét képezik, beleértve a számítógépeket, másológépeket (xerox) és a sötétben automatikusan bekapcsolódó világítótesteket. Néhány elterjedt alkalmazás tartalmaz riasztórendszereket, szinkronokat a fényképes villanásokhoz és rendszereket, amelyek képesek detektálni az objektumok jelenlétét.
Környezeti fényérzékelők
többnyire ezt a szenzort láttuk a mobilkészülékeinken. Meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát, és lehetővé teszi a környezet számára optimalizált, jól látható kijelzők megjelenítését.
Környezeti fényérzékelők
Orvosbiológiai alkalmazások
Az optikai szenzorok robusztus alkalmazásokkal rendelkeznek az orvosbiológiai területen. Néhány példa Légzéselemzés hangolható dióda lézerrel, Optikai pulzusmérők egy optikai pulzusmérő fény segítségével méri a pulzusát. A bőrön keresztül egy LED világít, és egy optikai érzékelő megvizsgálja a visszaverődő fényt. Mivel a vér több fényt nyel el, a fényszint ingadozása átfordulhat pulzusszámba. Ezt a folyamatot fotopletizmográfiának hívják.
Optikai szenzor alapú folyadékszint jelző
Optikai érzékelő alapú Folyadékszint jelző két fő részből áll, egy infravörös LED egy fénytranzisztorral párosítva, és egy átlátszó prizma hegy az elülső részen. A LED egy infravörös fényt vetít kifelé, amikor az érzékelő hegyét levegő veszi körül, a fény a visszahúzódó visszavágással reagál, mielőtt visszatérne a tranzisztorra. Amikor az érzékelőt folyadékba mártják, a fény végig diszpergál, és kevesebb jut vissza a tranzisztorba. A tranzisztorra visszavert fény mennyisége befolyásolja a kimeneti szinteket, lehetővé téve a pontszint érzékelését
Optikai szintérzékelő
Megvan az optikai érzékelő alapvető információi? Tudomásul vesszük, hogy a fenti információk tisztázzák az optikai szenzor koncepció alapjait kapcsolódó képekkel és különféle valós idejű alkalmazásokkal. Ezenfelül bármilyen kétség merül fel e koncepcióval kapcsolatban, ill szenzor alapú projektek végrehajtására , kérjük, tegye meg javaslatait és észrevételeit erről a cikkről, amelyet az alábbi megjegyzés szakaszban írhat. Itt van egy kérdés az Ön számára, mik az optikai érzékelő különböző fényforrásai?
