En optisk sensor konverterer lysstråler til et elektronisk signal. Formålet med en optisk sensor er å måle en fysisk mengde lys og, avhengig av sensortype, oversetter den den til en form som kan leses av en integrert måleinstrument. Optisk Sensorer brukes for kontaktfri deteksjon, telling eller posisjonering av deler. Optiske sensorer kan være interne eller eksterne. Eksterne sensorer samler og overfører en nødvendig mengde lys, mens interne sensorer oftest brukes til å måle svingene og andre små retningsendringer.
Målingene som er mulig med forskjellige optiske sensorer er temperatur, hastighet væskenivå, trykk, forskyvning (posisjon), vibrasjoner, kjemiske arter, kraftstråling, pH-verdi, belastning, akustisk felt og elektrisk felt
Typer optiske sensorer
Det finnes forskjellige typer optiske sensorer, de vanligste typene vi har brukt i våre virkelige applikasjoner som gitt nedenfor.
- Fotokonduktive enheter som brukes til å måle motstanden ved å konvertere en endring av innfallende lys til en endring av motstand.
- Solcellen (solcelle) konverterer en mengde innfallende lys til en utgangsspenning.
- Fotodiodene konverter en mengde innfallende lys til en utgangsstrøm.
Fototransistorer er en type bipolar transistor der basiskollektorkrysset utsettes for lys. Dette resulterer i den samme oppførselen til en fotodiode, men med en intern forsterkning.
Operasjonsprinsippet er overføring og mottak av lys i en optisk sensor, objektet som skal oppdages reflekterer eller avbryter a lysstråle sendt ut av en emitterende diode . Avhengig av enhetstype blir lysstrålen avbrutt eller reflektert. Dette gjør det mulig å oppdage gjenstander uavhengig av materialet de er konstruert av (tre, metall, plast eller annet). Spesielle enheter tillater til og med deteksjon av gjennomsiktige objekter eller de med forskjellige farger eller variasjoner i kontrast. Ulike typer optiske sensorer som forklart nedenfor.
Ulike typer optiske sensorer
Gjennomstrålingssensorer
Systemet består av to separate komponenter senderen og mottakeren er plassert motsatt av hverandre. Senderen projiserer en lysstråle på mottakeren. Et avbrudd i lysstrålen tolkes som et brytersignal av mottakeren. Det er irrelevant der avbruddet oppstår.
Fordel: Store driftsavstander kan oppnås, og gjenkjennelsen er uavhengig av objektets overflatestruktur, farge eller reflektivitet.
For å garantere høy driftssikkerhet, må det forsikres at gjenstanden er tilstrekkelig stor til å avbryte lysstrålen fullstendig.
Retro-reflekterende sensorer
Sender og mottaker er begge i samme hus, gjennom en reflektor blir den utsendte lysstrålen ledet tilbake til mottakeren. Et avbrudd i lysstrålen starter en bryteroperasjon. Hvor avbruddet skjer, er ikke viktig.
Fordel: Retro-reflekterende sensorer muliggjør store driftsavstander med koblingspunkter, som er nøyaktig reproduserbare og krever liten monteringsanstrengelse. Alle objekter som forstyrrer lysstrålen blir nøyaktig oppdaget uavhengig av overflatestruktur eller farge.
Diffuse refleksjonssensorer
Både sender og mottaker er i ett hus. Det overførte lyset reflekteres av objektet som skal oppdages.
Fordel: Den diffuse lysintensiteten på mottakeren fungerer som koblingsbetingelse. Uansett følsomhetsinnstilling reflekterer alltid den bakre delen bedre enn den fremre delen. Dette fører til konsekvenser til feilaktig bytteoperasjoner.
Ulike lyskilder for optiske sensorer
Det er mange typer lyskilde s. Solen og lyset fra brennende fakkelflammer var de første lyskildene som ble brukt til å studere optikk. Faktisk gir lys som kommer fra visse (utgåtte) materier (f.eks. Jod, klor og kvikksølvioner) fremdeles referansepunktene i det optiske spekteret. En av nøkkelkomponentene i optisk kommunikasjon er den monokratiske lyskilden. I optisk kommunikasjon må lyskildene være monokromatiske, kompakte og holdbare. Her er to forskjellige typer lyskilder.
1. LED (lysdiode)
Under rekombinasjonsprosessen av elektroner med hull i kryssene mellom n-dopet og p-dopet halvleder frigjøres energi i form av lys. Eksitasjonen skjer ved å bruke en ekstern spenning, og rekombinasjonen kan finne sted, eller den kan stimuleres som en annen foton. Dette letter koblingen lysdioden lys med en optisk enhet.
En LED er en p-n halvlederenhet som avgir lys når en spenning påføres over de to terminalene
2. LASER (lysforsterkning ved stimulert utstrålingsstråling)
En laser blir opprettet når elektronene i atomene i spesielle briller, krystaller eller gasser absorberer energi fra en elektrisk strøm de blir begeistret. De begeistrede elektronene beveger seg fra en bane med lavere energi til en bane med høyere energi rundt atomkjernen. Når de går tilbake til sin normale eller jordtilstand, fører dette til at elektronene avgir fotoner (lyspartikler). Disse fotonene har alle samme bølgelengde og sammenheng. Det vanlige synlige lyset har flere bølgelengder og er ikke sammenhengende.
LASAR lysemisjonsprosess
Anvendelser av optiske sensorer
Anvendelsen av disse optiske sensorene spenner fra datamaskiner til bevegelsesdetektorer. For at optiske sensorer skal fungere effektivt, må de være riktig type for applikasjonen, slik at de opprettholder følsomheten overfor eiendommen de måler. Optiske sensorer er integrerte deler av mange vanlige enheter, inkludert datamaskiner, kopimaskiner (xerox) og lysarmaturer som slås på automatisk i mørket. Og noen av de vanlige applikasjonene inkluderer alarmsystemer, synkroniseringer for fotografiske blinker og systemer som kan oppdage tilstedeværelsen av gjenstander.
Sensorer for omgivende lys
for det meste har vi sett denne sensoren på våre mobile telefoner. Det vil forlenge batterilevetiden og muliggjøre enkle å vise skjermer som er optimalisert for miljøet.
Sensorer for omgivende lys
Biomedisinske applikasjoner
optiske sensorer har robuste applikasjoner innen det biomedisinske feltet. Noen av eksemplene Pusteanalyse ved bruk av avstemelig diodelaser, Optiske pulsmålere en optisk pulsmåler måler pulsen din ved hjelp av lys. En LED skinner gjennom huden, og en optisk sensor undersøker lyset som reflekteres tilbake. Siden blod absorberer mer lys, kan svingninger i lysnivå oversettes til hjertefrekvens. Denne prosessen kalles fotopetysmografi.
Optisk sensorbasert væskenivåindikator
Basert på optisk sensor Væskenivåindikator består av to hoveddeler, en infrarød LED kombinert med en lystransistor, og en gjennomsiktig prisme-spiss foran. LED-en projiserer et infrarødt lys utover, når sensortippen er omgitt av luft, reagerer lyset ved å sprette tilbake med spissen før den returnerer til transistoren. Når sensoren dyppes i væske, spres lyset gjennom og mindre blir returnert til transistoren. Mengden reflektert lys til transistoren påvirker utgangsnivåene, noe som gjør det mulig å registrere punktnivå
Optisk nivåsensor
Har du grunnleggende informasjon om en optisk sensor? Vi erkjenner at ovennevnte informasjon klargjør det grunnleggende om optisk sensorkonsept med relaterte bilder og ulike sanntidsapplikasjoner. Videre, enhver tvil angående dette konseptet eller å implementere sensorbaserte prosjekter , vennligst gi dine forslag og kommentarer til denne artikkelen du kan skrive i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er de forskjellige lyskildene til en optisk sensor?
