Grundlæggende og applikationer for optisk sensor

Grundlæggende og applikationer for optisk sensor

En optisk sensor konverterer lysstråler til et elektronisk signal. Formålet med en optisk sensor er at måle en fysisk mængde lys og, afhængigt af sensortypen, oversætter den derefter til en form, der kan læses af en integreret måleenhed. Optisk Der bruges sensorer til kontaktfri detektion, optælling eller placering af dele. Optiske sensorer kan være interne eller eksterne. Eksterne sensorer samler og transmitterer en krævet mængde lys, mens interne sensorer oftest bruges til at måle bøjninger og andre små retningsændringer.



De målinger, der er mulige med forskellige optiske sensorer, er temperatur, hastighed væskestand, tryk, forskydning (position), vibrationer, kemiske arter, kraftstråling, pH-værdi, belastning, akustisk felt og elektrisk felt


Typer af optiske sensorer

Der er forskellige slags optiske sensorer, de mest almindelige typer, som vi har brugt i vores virkelige applikationer som angivet nedenfor.





  • Fotokonduktive enheder, der bruges til at måle modstanden ved at konvertere en ændring af indfaldende lys til en modstandsændring.
  • Den solcelle (solcelle) omdanner en mængde indfaldende lys til en udgangsspænding.
  • Fotodioderne konvertere en mængde indfaldende lys til en udgangsstrøm.

Fototransistorer er en type bipolar transistor, hvor basiskollektorkrydset udsættes for lys. Dette resulterer i den samme opførsel af en fotodiode, men med en intern forstærkning.

Funktionsprincippet er transmission og modtagelse af lys i en optisk sensor, det objekt, der skal detekteres, reflekterer eller afbryder a lysstråle sendt ud af en udsendende diode . Afhængigt af enhedstypen evalueres afbrydelsen eller reflektionen af ​​lysstrålen. Dette gør det muligt at opdage genstande uafhængigt af det materiale, de er konstrueret af (træ, metal, plast eller andet). Specielle enheder tillader endda detektion af gennemsigtige objekter eller dem med forskellige farver eller variationer i kontrast. Forskellige typer optiske sensorer som forklaret nedenfor.



Forskellige typer optiske sensorer

Forskellige typer optiske sensorer

Gennemstrålende sensorer

Systemet består af to separate komponenter, transmitteren og modtageren er placeret modsat hinanden. Senderen projicerer en lysstråle på modtageren. En afbrydelse af lysstrålen fortolkes som et switch-signal af modtageren. Det er irrelevant, hvor afbrydelsen opstår.


Fordel: Store driftsafstande kan opnås, og genkendelsen er uafhængig af objektets overfladestruktur, farve eller reflektionsevne.

For at garantere en høj driftssikkerhed skal det sikres, at genstanden er tilstrækkelig stor til at afbryde lysstrålen fuldstændigt.

Retro-reflekterende sensorer

Sender og modtager er begge i samme hus, gennem en reflektor ledes den udsendte lysstråle tilbage til modtageren. En afbrydelse af lysstrålen initierer en koblingsoperation. Hvor afbrydelsen opstår, er uden betydning.

Fordel: Retro-reflekterende sensorer muliggør store driftsafstande med skiftepunkter, som er nøjagtigt reproducerbare og kræver lidt monteringsindsats. Alle objekter, der afbryder lysstrålen, detekteres nøjagtigt uafhængigt af deres overfladestruktur eller farve.

Diffuse refleksionssensorer

Både sender og modtager er i et hus. Det transmitterede lys reflekteres af det objekt, der skal detekteres.

Fordel: Den diffuse lysintensitet ved modtageren fungerer som skiftetilstand. Uanset følsomhedsindstillingen reflekterer den bageste del altid bedre end den forreste del. Dette fører til konsekvenser til fejlagtige skifteoperationer.

Forskellige lyskilder til optiske sensorer

Der er mange typer lyskilde s. Solen og lyset fra brændende fakkelflammer var de første lyskilder, der blev brugt til at studere optik. Faktisk tilvejebringer lys, der kommer fra visse (forladte) stoffer (fx jod-, klor- og kviksølvioner) stadig referencepunkterne i det optiske spektrum. En af nøglekomponenterne i optisk kommunikation er den monokromatiske lyskilde. I optisk kommunikation skal lyskilder være monokromatiske, kompakte og holdbare. Her er to forskellige typer lyskilder.

1. LED (lysdiode)

Under rekombinationsprocessen af ​​elektroner med huller i krydset mellem n-dopede og p-dopede halvledere frigives energi i form af lys. Excitationen finder sted ved at anvende en ekstern spænding, og rekombinationen kan finde sted, eller den kan stimuleres som en anden foton. Dette letter koblingen lysdioden lys med en optisk enhed.

En LED er en p-n halvlederenhed, der udsender lys, når en spænding påføres over sine to terminaler

En LED er en p-n halvlederenhed, der udsender lys, når en spænding påføres over sine to terminaler

2. LASER (lysforstærkning ved stimuleret emissionsstråling)

En laser skabes, når elektronerne i atomerne i specielle briller, krystaller eller gasser absorberer energi fra en elektrisk strøm, de bliver ophidsede. De ophidsede elektroner bevæger sig fra en bane med lavere energi til en bane med højere energi omkring atomets kerne. Når de vender tilbage til deres normale eller jordtilstand, fører dette til, at elektronerne udsender fotoner (lyspartikler). Disse fotoner har alle samme bølgelængde og sammenhæng. Det almindelige synlige lys omfatter flere bølgelængder og er ikke sammenhængende.

LASAR lysemissionsproces

LASAR lysemissionsproces

Anvendelser af optiske sensorer

Anvendelsen af ​​disse optiske sensorer spænder fra computere til bevægelsesdetektorer. For at optiske sensorer skal fungere effektivt, skal de være den rigtige type til applikationen, så de bevarer deres følsomhed over for den ejendom, de måler. Optiske sensorer er integrerede dele af mange almindelige enheder, herunder computere, kopimaskiner (xerox) og lysarmaturer, der automatisk tændes i mørke. Og nogle af de almindelige applikationer inkluderer alarmsystemer, synkroniseringer til fotografiske blink og systemer, der kan registrere tilstedeværelsen af ​​objekter.

Sensorer til omgivende lys

For det meste har vi set denne sensor på vores mobile håndsæt. Det forlænger batteriets levetid og muliggør skærmbilleder, der er lette at se, der er optimeret til miljøet.

Sensorer til omgivende lys

Sensorer til omgivende lys

Biomedicinske applikationer

optiske sensorer har robuste applikationer inden for det biomedicinske felt. Nogle af eksemplerne Åndedrætsanalyse ved hjælp af indstillelig diodelaser, Optiske pulsmålere en optisk pulsmåler måler din puls ved hjælp af lys. En LED skinner gennem huden, og en optisk sensor undersøger lyset, der reflekteres tilbage. Da blod absorberer mere lys, kan udsving i lysniveau oversættes til puls. Denne proces kaldes fotoplethysmography.

Optisk sensorbaseret væskeniveauindikator

Baseret på optisk sensor Væskeindikator består af to hoveddele, en infrarød LED kombineret med en lystransistor og en gennemsigtig prisme-spids foran. LED'en projicerer et infrarødt lys udad, når sensortippen er omgivet af luft, reagerer lyset ved at hoppe tilbage med spidsen, inden den vender tilbage til transistoren. Når sensoren dyppes i væske, spredes lyset igennem, og mindre returneres til transistoren. Mængden af ​​reflekteret lys til transistoren påvirker outputniveauerne, hvilket gør det muligt at registrere punktniveau

Optisk niveausensor

Optisk niveausensor

Har du de grundlæggende oplysninger om en optisk sensor? Vi anerkender, at de ovennævnte oplysninger tydeliggør det grundlæggende i optisk sensorkoncept med relaterede billeder og forskellige realtidsapplikationer. Desuden er enhver tvivl om dette koncept eller til at gennemføre sensorbaserede projekter , bedes du give dine forslag og kommentarer til denne artikel, du kan skrive i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er de forskellige lyskilder til en optisk sensor?