Czujnik optyczny przekształca promienie świetlne w sygnał elektroniczny. Zadaniem czujnika optycznego jest zmierzenie fizycznej ilości światła, a następnie, w zależności od rodzaju czujnika, przekształcenie go w postać czytelną za pomocą zintegrowanego urządzenia pomiarowego. Optyczny Używane są czujniki do bezkontaktowego wykrywania, liczenia lub pozycjonowania części. Czujniki optyczne mogą być wewnętrzne lub zewnętrzne. Czujniki zewnętrzne zbierają i przesyłają wymaganą ilość światła, natomiast czujniki wewnętrzne są najczęściej używane do pomiaru zakrętów i innych niewielkich zmian kierunku.

Wielkości mierzone możliwe przez różne czujniki optyczne to temperatura, prędkość, poziom cieczy, ciśnienie, przemieszczenie (położenie), wibracje, gatunki chemiczne, promieniowanie siły, wartość pH, naprężenie, pole akustyczne i pole elektryczne

Rodzaje czujników optycznych

Istnieją różne rodzaje czujników optycznych, najpopularniejsze typy, których używamy w naszych rzeczywistych zastosowaniach, jak podano poniżej.

Urządzenia fotoprzewodzące służące do pomiaru rezystancji poprzez zamianę zmiany padającego światła na zmianę rezystancji.
Ogniwo fotowoltaiczne (ogniwo słoneczne) przekształca ilość padającego światła na napięcie wyjściowe.
Fotodiody przekształcić ilość padającego światła w prąd wyjściowy.

Fototranzystory to rodzaj tranzystora bipolarnego, w którym połączenie baza-kolektor jest wystawione na działanie światła. Powoduje to takie samo zachowanie fotodiody, ale z wewnętrznym wzmocnieniem.

Zasada działania polega na wysyłaniu i odbieraniu światła w czujniku optycznym, obiekt, który ma zostać wykryty, odbija lub przerywa a wiązka światła wysyłana przez diodę emitującą . W zależności od typu urządzenia ocenia się przerwanie lub odbicie wiązki światła. Dzięki temu możliwe jest wykrycie obiektów niezależnie od materiału, z którego są zbudowane (drewno, metal, plastik lub inny). Specjalne urządzenia pozwalają nawet na wykrywanie obiektów przezroczystych lub o różnych kolorach lub różnicach kontrastu. Różne typy czujników optycznych, jak wyjaśniono poniżej.

Różne typy czujników optycznych

Czujniki wiązkowe

System składa się z dwóch oddzielnych elementów, nadajnik i odbiornik są umieszczone naprzeciw siebie. Nadajnik kieruje wiązkę światła na odbiornik. Przerwanie wiązki światła jest interpretowane jako sygnał przełączający przez odbiornik. Nie ma znaczenia, gdzie występuje przerwa.

Korzyść: Można osiągnąć duże odległości robocze, a rozpoznawanie jest niezależne od struktury powierzchni obiektu, koloru lub współczynnika odbicia.

Aby zagwarantować wysoką niezawodność działania, należy upewnić się, że obiekt jest wystarczająco duży, aby całkowicie przerwać wiązkę światła.

Czujniki odblaskowe

Nadajnik i odbiornik znajdują się w tym samym domu, a emitowana wiązka światła jest kierowana z powrotem do odbiornika przez reflektor. Przerwanie wiązki światła inicjuje operację przełączania. Nie ma znaczenia, gdzie nastąpi przerwa.

Korzyść: Czujniki refleksyjne zapewniają duże odległości robocze z punktami przełączania, które są dokładnie odtwarzalne i wymagają niewielkiego wysiłku montażowego. Wszystkie obiekty przerywające wiązkę światła są dokładnie wykrywane niezależnie od ich struktury powierzchni lub koloru.

Czujniki rozproszonego odbicia

Nadajnik i odbiornik znajdują się w jednej obudowie. Przepuszczane światło odbija się od wykrywanego obiektu.

Korzyść: Warunkiem przełączenia jest natężenie światła rozproszonego w odbiorniku. Niezależnie od ustawienia czułości, tylna część odbija zawsze lepiej niż przednia. Prowadzi to do błędnych operacji przełączania.

Różne źródła światła dla czujników optycznych

Jest wiele rodzaje źródeł światła s. Słońce i światło płonących płomieni pochodni były pierwszymi źródłami światła używanymi do badania optyki. W rzeczywistości światło pochodzące z określonej (wychodzącej) materii (np. Jonów jodu, chloru i rtęci) nadal stanowi punkty odniesienia w widmie optycznym. Jednym z kluczowych elementów komunikacji optycznej jest monochromatyczne źródło światła. W komunikacji optycznej źródła światła muszą być monochromatyczne, kompaktowe i trwałe. Oto dwa różne rodzaje źródeł światła.

1. LED (dioda elektroluminescencyjna)

Podczas procesu rekombinacji elektronów z dziurami na złączach półprzewodników z domieszką n i p, energia jest uwalniana w postaci światła. Wzbudzenie odbywa się poprzez przyłożenie zewnętrznego napięcia i może zachodzić rekombinacja lub może być stymulowane jako kolejny foton. Ułatwia to łączenie dioda LED światło z urządzeniem optycznym.

Dioda LED to półprzewodnikowe urządzenie p-n, które emituje światło, gdy napięcie jest przyłożone do jej dwóch zacisków

2. LASER (wzmocnienie światła przez stymulowane promieniowanie emisji)

Laser powstaje, gdy elektrony w atomach w specjalnych szkłach, kryształach lub gazach absorbują energię z prądu elektrycznego, stają się wzbudzone. Wzbudzone elektrony przemieszczają się z orbity o niższej energii na orbitę o wyższej energii wokół jądra atomu. Kiedy powracają do swojego normalnego lub podstawowego stanu, elektrony emitują fotony (cząsteczki światła). Wszystkie te fotony mają tę samą długość fali i są spójne. Zwykłe widzialne światło ma wiele długości fal i nie jest spójne.

Proces emisji światła LASAR

Zastosowania czujników optycznych

Zastosowanie tych czujników optycznych obejmuje zarówno komputery, jak i czujniki ruchu. Aby czujniki optyczne działały efektywnie, muszą być odpowiedniego typu do aplikacji, tak aby zachowywały czułość na mierzone właściwości. Czujniki optyczne są integralnymi częściami wielu popularnych urządzeń, w tym komputerów, kserokopiarek (kserokopiarek) i opraw oświetleniowych, które włączają się automatycznie w ciemności. Niektóre z typowych aplikacji obejmują systemy alarmowe, synchronizatory błysków fotograficznych i systemy, które mogą wykrywać obecność obiektów.

Czujniki światła otoczenia

przeważnie widzieliśmy ten czujnik w naszych telefonach komórkowych. Wydłuży to żywotność baterii i zapewni łatwe do oglądania wyświetlacze zoptymalizowane pod kątem środowiska.

Czujniki światła otoczenia

Zastosowania biomedyczne

Czujniki optyczne mają solidne zastosowania w dziedzinie biomedycznej. Niektóre przykłady Analiza oddechu z wykorzystaniem przestrajalnego lasera diodowego, Optyczne monitory tętna optyczny czujnik tętna mierzy tętno za pomocą światła. Dioda LED świeci przez skórę, a czujnik optyczny bada światło, które odbiło się z powrotem. Ponieważ krew pochłania więcej światła, wahania poziomu światła można przełożyć na tętno. Ten proces nazywa się fotopletyzmografią.

Wskaźnik poziomu cieczy oparty na czujniku optycznym

Oparty na czujniku optycznym Wskaźnik poziomu cieczy składa się z dwóch głównych części, diody LED na podczerwień połączonej z lekkim tranzystorem oraz przezroczystej końcówki pryzmatu z przodu. Dioda LED wysyła światło podczerwone na zewnątrz, gdy końcówka czujnika jest otoczona powietrzem, światło reaguje odbijając się z powrotem z końcówką przed powrotem do tranzystora. Gdy czujnik jest zanurzony w cieczy, światło rozprasza się i mniej jest zwracane do tranzystora. Ilość światła odbitego do tranzystora wpływa na poziomy wyjściowe, umożliwiając wykrywanie poziomu punktowego

“Obwód filtra dolnoprzepustowego ne5532 ”

Optyczny czujnik poziomu

Czy masz podstawowe informacje o czujniku optycznym? Uznajemy, że powyższe informacje wyjaśniają podstawy koncepcji czujnika optycznego z powiązanymi obrazami i różnymi zastosowaniami w czasie rzeczywistym. Ponadto wszelkie wątpliwości dotyczące tej koncepcji lub do wdrażania dowolnych projektów opartych na czujnikach , proszę podać swoje sugestie i komentarze do tego artykułu, które możesz napisać w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jakie są różne źródła światła czujnika optycznego?