سنسور نوری | فوتوالکتریک

سنسور نوری چیست؟

سنسورهای نوری به طور کلی برای تشخیص فاصله، حضور و یا عدم حضور اجسام و ... به کار می روند. سنسور نوری این کار را با فرستادن نور از یک فرستنده به یک گیرنده و یا فرستادن نور و بازتاب نور از جسم مدنظر انجام می دهد.

از سنسور نوری در ورودی پارکینگ ها، سیستم های حضور و غیاب و شمارش، صحت قرارگیری اجسام در بسته بندی یا مونتاژ، محاسبه فاصله، اندازه گیری سطح، تشخیص اجسام در خط تولید کارخانه ها و سیستم های حفاظتی استفاده می شود.

دلتا سنسور نوری

طراحی داخلی و اجزای سنسور نوری

اساسا سنسور نوری از سه جزء اصلی تشکیل می‌شود:

  1. فرستنده (Transmitter)
  2. گیرنده (Receiver)
  3. مدار خروجی

فرستنده (LED)

نوری که در سنسور نوری استفاده می شود، نور مدوله شده ای از نوع قطار های پالسی با محدوده فرکانسی بین 5 تا 30 کیلو هرتز است و در بازه ای بین نور سبز و مادون قرمز قرار می‌گیرد. استفاده از الگوریتم پالسی، این امکان را به سنسور می‌دهد تا نور مدوله شده را از نور محیط تمییز بدهد و باعث افزایش دید سنسور شود. 

به طور معمول از دیود های نوری قرمز و مادون قرمز، دیود لیزری و یا LED های سبز یا سفید برای ارسال نور استفاده می‌شود. 

گیرنده (Receiver)

گیرنده‌ی یک سنسور نوری معمولا از نوع ترانزیستوری است. گیرنده سنسور می تواند با دریافت نور، یک سیگنال آنالوگ کوچک تولید کرده و به این صورت حضور یا عدم حضور جسم را احساس کند.

امروزه اغلب سنسورهای نوری از ریز تراشهASIC استفاده می‌کنند. در این آیسی عملیاتی نظیر تقویت کننده‌‌گی، پردازش و ارسال فرمان انجام می شود.

برای تشخیص عبور اجسام توسط سنسور نوری، روش‌های مختلفی وجود دارد. گیرنده ممکن است عبور یک شیء را به صورت مستقیم و قطع شدن سیگنال دریافتی در گیرنده تشخیص دهد (سنسور نوری دو طرفه) و یا اینکه به وسیله بازتاب نور از اجسام، عبور آنها را تشخیص دهد (سنسور نوری آینه ای و diffuse).

در ادامه همه‌ی حالت‌های کاری سنسورهای نوری را بررسی خواهیم کرد.

گیرنده در سنسور نوری

مدار خروجی 

مدار خروجی سیگنال آنالوگ دریافتی از گیرنده را پس از تقویت به یک سیگنال ON/OFF تبدیل می‌کند. از این سیگنال برای شمارش محصولات در شمارنده‌ها و تایمرها یا کاربردهای دیگر استفاده می شود.

اگر چه سویچینگ سنسور نوری به وسیله رله رایج تر است اما امروزه در این سنسور ها از ترانزیستورهای NPN و PNP به صورت زوج دارلینگتون در خروجی‌شان استفاده می‌شود. همچنین میتوان این سنسور ها را به گونه ای طراحی کرد که خروجی سیگنال آنالوگ را متناسب با نیاز و کاربرد مدنظر ما تولید کنند.

مدار خروجی سنسور نوری




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
  • الفبا
  • محبوب ترین

انواع سنسور نوری

سنسور های نوری بر اساس کارایی به سه دسته تقسیم می شوند :

  1. سنسور نوری دو طرفه (ساروبین) 
  2. سنسور نوری آینه ای (retroreflective)
  3. سنسور نوری یک طرفه ((diffuse reflective

سنسور نوری دو طرفه (ساروبین) 

سنسور نوری دو طرفه از دو جزء فرستنده و گیرنده تشکیل شده است. فرستنده سیگنالی به سمت گیرنده ارسال میکند؛ در صورتی که جسمی بین فرستنده و گیرنده قرار گیرد، ارتباط بین فرستنده و گیرنده قطع شده و گیرنده سیگنالی مبنی بر وجود مانع ارسال می کند. 

مزایا سنسور نوری دو طرفه

  1. قابلیت تشخیص در فواصل طولانی (تا 30 متر)
  2. تعیین موقعیت دقیق اجسام
  3. خطای بسیار کم

معایب سنسور نوری دو طرفه

  1. زمان کالیبراسیون زیاد
  2. به علت وجود فرستنده و گیرنده نیازمند کابل و سیم کشی بیشتر 
  3. هزینه بالاتر

کاربرد های سنسور نوری دو طرفه

  • گیت های ورود و خروج
  • محیط های آلوده و مکان هایی که تعداد عبور ها زیاد است مانند کارواش ها
  • بخش اتوماسیون و بسته بندی خط تولید
  • حفاظت از ساختمان ها
  • کنترل حرکت پارچه
  • دستگاه پالس اکسی متر

سنسور نوری دو طرفه

سنسور نوری آینه ای (retroreflective)

در سنسور نوری آینه ای فرستنده و گیرنده در یک دستگاه قرار دارد. سیگنال توسط سنسور ارسال شده و به منشوری در سمت مقابل برخورد میکند. منشور سیگنال ارسال شده را جمع کرده و به سمت فرستنده بازتاب میکند.

طرز کار سنسور نوری آینه ای

اکثر سنسورهای نوری آینه ای دارای دو لنز مجزا برای فرستنده و گیرنده هستند (هردو لنز در یک دستگاه فرستنده قرار دارند). در صورت وجود مانع بین فرستنده و منشور، عمل بازتاب صورت نمی‌گیرد و بدین ترتیب فرستنده متوجه مانع می شود.

سنسور نوری آینه ای

اما درصورتی که پوشش جسم مدنظر آینه ای و بازتاب دهنده نور باشد، فرستنده دچار خطا شده و متوجه عبور جسم نمی‌شود. امروزه برای حل این مشکل از روش فیلتر قطبی بهره می‌گیریم.

در این روش مقابل منشور فیلتر قطبی قرار می‌دهیم؛  با ارسال پرتو نور با دو زاویه صفر و 90 درجه و عبور کردن آن از فیلتر قطبی، سیگنال با زاویه 90 درجه فیلتر شده و فقط سیگنال با زاویه صفر درجه عبور می کند.

در نتیجه سیگنال بازتاب شده، سیگنالی با زاویه صفر درجه است و فرستنده با دیتکت کردن این سیگنال تشخیص می دهد که سیگنال از منشور بازتاب شده یا از جسم با پوشش آینه ای.

سنسور نوری آینه ای دارای دو لنز مجزا برای فرستنده و گیرنده هستند. این امر مزایای زیادی از جمله تشخیص فواصل دورتر، امکان بهره مندی از فیلتر قطبی و کاهش هزینه تولید نسبت به تک لنز ها را دارا می باشد.

طرز کار سنسور نوری آینه ای

مزایا سنسور نوری آینه ای

  1. بهره مندی از فیلتر قطبی
  2. هزینه تولید پایین تر نسبت به تک لنز ها

معایب سنسور نوری آینه ای

فاصله منشور و فرستنده نباید کمتر از یک حد مشخص باشد؛ زیرا در این صورت در سنسور های نوری آینه ای با دو لنز، امکان دارد سیگنال بازتاب شده با زاویه کمتری به گیرنده برسد و گیرنده اطلاعات را به درستی دریافت نکند و در تشخیص دچار خطا شود.

کاربرد های سنسور نوری آینه ای

  • شمارش قطعات روی نوار نقاله
  • تشخیص سطح مایعات (به گونه ای که آب مانند منشور عمل کرده و نور را به سمت گیرنده سنسور بازتاب می‌کند )
  • تشخیص پارگی ورق

ورق در سنسور نوری آینه ای

سنسور نوری یک طرفه (diffuse reflective)

سیگنال توسط سنسور نوری یک طرفه یا diffuse reflective ارسال می شود. درصورتی که جسم در مقابل و نزدیک سنسور قرار گیرد، سیگنال توسط جسم بازتاب می شود و به فرستنده برمی گردد. در این صورت عبور جسم تشخیص داده می شود. 

درصورتی که جسمی از فاصله دورتری نسبت به سنسور از مقابل آن عبور کند، بازتاب سیگنال با قدرت کافی به سنسور نمی‌رسد و عبور آن تشخیص داده نمی‌شود.

سنسور نوری یک طرفه

مزایا سنسور نوری یک طرفه

  1. نصب و تنظیم آسان
  2. کاهش هزینه ها به علت قرارگیری فرستنده و گیرنده در یک سنسور 
  3. قیمت ارزان تر

معایب سنسور نوری یک طرفه

  1. برد بسیار کم (کمتر از یک متر)
  2. خطا در تشخیص اجسام با رنگ های سفید و سیاه 
  3. دقت پایین

کاربرد سنسور نوری یک طرفه

کاربرد های سنسور نوری یک طرفه

  • شمارش ضربان قلب به روش فوتوپلاسموگرافی
  • اتوماسیون صنعتی
  • صنعت تولید سرامیک
  • تشخیص پارگی و انحراف ورق
  • اندازه گیری سرعت در دستگاه های تاکومتر و دورسنج
  • سوالات متداول
ثبت سفارش
تعداد
عنوان