Un sensore ottico converte i raggi luminosi in un segnale elettronico. Lo scopo di un sensore ottico è misurare una quantità fisica di luce e, a seconda del tipo di sensore, tradurla poi in una forma leggibile da un misuratore integrato. Ottico Vengono utilizzati sensori per rilevamento, conteggio o posizionamento di pezzi senza contatto. I sensori ottici possono essere interni o esterni. I sensori esterni raccolgono e trasmettono la quantità di luce richiesta, mentre i sensori interni sono spesso utilizzati per misurare le curve e altri piccoli cambiamenti di direzione.
Le misurazioni possibili da diversi sensori ottici sono temperatura, velocità del livello del liquido, pressione, spostamento (posizione), vibrazioni, specie chimiche, radiazione di forza, valore del pH, deformazione, campo acustico e campo elettrico
Tipi di sensori ottici
Esistono diversi tipi di sensori ottici, i tipi più comuni che abbiamo utilizzato nelle nostre applicazioni del mondo reale come indicato di seguito.
- Dispositivi fotoconduttivi utilizzati per misurare la resistenza convertendo un cambiamento di luce incidente in un cambiamento di resistenza.
- La cella fotovoltaica (cella solare) converte una quantità di luce incidente in una tensione di uscita.
- I fotodiodi convertire una quantità di luce incidente in una corrente di uscita.
I fototransistor sono un tipo di transistor bipolare in cui la giunzione base-collettore è esposta alla luce. Ciò si traduce nello stesso comportamento di un fotodiodo, ma con un guadagno interno.
Il principio di funzionamento è la trasmissione e la ricezione della luce in un sensore ottico, l'oggetto da rilevare riflette o interrompe un fascio luminoso emesso da un diodo emittente . A seconda del tipo di dispositivo, viene valutata l'interruzione o la riflessione del raggio luminoso. Ciò consente di rilevare gli oggetti indipendentemente dal materiale con cui sono costruiti (legno, metallo, plastica o altro). Dispositivi speciali consentono anche di rilevare oggetti trasparenti o con colori diversi o variazioni di contrasto. Diversi tipi di sensori ottici come spiegato di seguito.
Diversi tipi di sensori ottici
Sensori a barriera
Il sistema è costituito da due componenti separati, il trasmettitore e il ricevitore sono posti uno di fronte all'altro. Il trasmettitore proietta un raggio di luce sul ricevitore. Un'interruzione del raggio luminoso viene interpretata dal ricevitore come segnale di commutazione. È irrilevante dove si verifica l'interruzione.
Vantaggio: È possibile ottenere grandi distanze operative e il riconoscimento è indipendente dalla struttura della superficie dell'oggetto, dal colore o dalla riflettività.
Per garantire un'elevata affidabilità operativa si deve garantire che l'oggetto sia sufficientemente grande da interrompere completamente il fascio luminoso.
Sensori retroriflettenti
Trasmettitore e ricevitore sono entrambi nella stessa casa, attraverso un riflettore il raggio di luce emesso viene reindirizzato al ricevitore. Un'interruzione del raggio di luce avvia un'operazione di commutazione. Il punto in cui si verifica l'interruzione non ha importanza.
Vantaggio: I sensori retroriflettenti consentono grandi distanze operative con punti di commutazione, che sono esattamente riproducibili e richiedono uno sforzo di montaggio ridotto. Tutti gli oggetti che interrompono il raggio di luce vengono rilevati accuratamente indipendentemente dalla loro struttura superficiale o dal colore.
Sensori a riflessione diffusa
Sia il trasmettitore che il ricevitore sono in una custodia. La luce trasmessa viene riflessa dall'oggetto da rilevare.
Vantaggio: L'intensità della luce diffusa sul ricevitore funge da condizione di commutazione. Indipendentemente dall'impostazione della sensibilità, la parte posteriore riflette sempre meglio della parte anteriore. Ciò porta alla conseguenza di operazioni di commutazione errate.
Diverse sorgenti luminose per sensori ottici
Ci sono molti tipi di sorgente luminosa S. Il sole e la luce delle fiamme delle torce sono state le prime fonti di luce utilizzate per studiare l'ottica. È un dato di fatto, la luce proveniente da una certa materia (uscita) (ad esempio, iodio, cloro e ioni mercurio) fornisce ancora i punti di riferimento nello spettro ottico. Uno dei componenti chiave nella comunicazione ottica è la sorgente di luce monocromatica. Nelle comunicazioni ottiche, le sorgenti luminose devono essere monocromatiche, compatte e di lunga durata. Ecco due diversi tipi di sorgente luminosa.
1. LED (diodo a emissione luminosa)
Durante il processo di ricombinazione di elettroni con buchi alle giunzioni di semiconduttori drogati n e drogati p, l'energia viene rilasciata sotto forma di luce. L'eccitazione avviene applicando una tensione esterna e la ricombinazione può avvenire, oppure può essere stimolata come un altro fotone. Ciò facilita l'accoppiamento il LED luce con un dispositivo ottico.
Un LED è un dispositivo semiconduttore p-n che emette luce quando viene applicata una tensione ai suoi due terminali
2. LASER (Light Amplification by Stimulated Emission Radiation)
Un laser viene creato, quando gli elettroni negli atomi in vetri speciali, cristalli o gas assorbono energia da una corrente elettrica si eccitano. Gli elettroni eccitati si spostano da un'orbita a bassa energia a un'orbita a più alta energia attorno al nucleo dell'atomo. Quando tornano al loro stato normale o fondamentale, gli elettroni emettono fotoni (particelle di luce). Questi fotoni sono tutti alla stessa lunghezza d'onda e coerenti. La luce visibile ordinaria comprende più lunghezze d'onda e non è coerente.
Processo di emissione di luce LASAR
Applicazioni dei sensori ottici
L'applicazione di questi sensori ottici spazia dai computer ai rilevatori di movimento. Affinché i sensori ottici funzionino in modo efficace, devono essere del tipo corretto per l'applicazione, in modo da mantenere la loro sensibilità alla proprietà misurata. I sensori ottici sono parte integrante di molti dispositivi comuni, inclusi computer, fotocopiatrici (xerox) e lampade che si accendono automaticamente al buio. E alcune delle applicazioni comuni includono sistemi di allarme, sincronizzatori per flash fotografici e sistemi in grado di rilevare la presenza di oggetti.
Sensori di luce ambientale
per lo più abbiamo visto questo sensore sui nostri telefoni cellulari. Estenderà la durata della batteria e consentirà di visualizzare display di facile visualizzazione ottimizzati per l'ambiente.
Sensori di luce ambientale
Applicazioni biomediche
i sensori ottici hanno robuste applicazioni nel campo biomedico. Alcuni degli esempi Analisi del respiro utilizzando laser a diodi sintonizzabili, Cardiofrequenzimetri ottici un cardiofrequenzimetro ottico misura la frequenza cardiaca utilizzando la luce. Un LED brilla attraverso la pelle e un sensore ottico esamina la luce che viene riflessa. Poiché il sangue assorbe più luce, le fluttuazioni del livello di luce possono essere tradotte in frequenza cardiaca. Questo processo è chiamato fotopletismografia.
Indicatore di livello del liquido basato su sensore ottico
Basato su sensore ottico Indicatore di livello del liquido sono costituiti da due parti principali un LED infrarosso accoppiato con un transistor luminoso e una punta prisma trasparente nella parte anteriore. Il LED proietta una luce a infrarossi verso l'esterno, quando la punta del sensore è circondata dall'aria la luce reagisce rimbalzando all'interno della punta prima di tornare al transistor. Quando il sensore viene immerso nel liquido, la luce si disperde e una quantità inferiore viene restituita al transistor. La quantità di luce riflessa sul transistor influisce sui livelli di uscita, rendendo possibile il rilevamento del livello del punto
Sensore di livello ottico
Hai le informazioni di base di un sensore ottico? Riconosciamo che le informazioni sopra fornite chiariscono le basi del concetto di sensore ottico con immagini correlate e varie applicazioni in tempo reale. Inoltre, eventuali dubbi in merito a questo concetto o per implementare qualsiasi progetto basato sui sensori , per favore dai i tuoi suggerimenti e commenti su questo articolo che puoi scrivere nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, quali sono le diverse sorgenti luminose di un sensore ottico?
