Een optische sensor zet lichtstralen om in een elektronisch signaal. Het doel van een optische sensor is om een fysieke hoeveelheid licht te meten en, afhankelijk van het type sensor, deze vervolgens te vertalen naar een vorm die leesbaar is door een geïntegreerd meetapparaat. Optisch Sensoren worden gebruikt voor contactloos detecteren, tellen of positioneren van onderdelen. Optische sensoren kunnen intern of extern zijn. Externe sensoren verzamelen en verzenden een vereiste hoeveelheid licht, terwijl interne sensoren meestal worden gebruikt om de bochten en andere kleine richtingsveranderingen te meten.
De meetgroottes die mogelijk zijn door verschillende optische sensoren zijn temperatuur, snelheid vloeistofniveau, druk, verplaatsing (positie), trillingen, chemische soorten, krachtstraling, pH-waarde, spanning, akoestisch veld en elektrisch veld
Soorten optische sensoren
Er zijn verschillende soorten optische sensoren, de meest voorkomende typen die we in onze praktijktoepassingen hebben gebruikt, zoals hieronder weergegeven.
- Fotogeleidende apparaten die worden gebruikt om de weerstand te meten door een verandering van invallend licht om te zetten in een verandering van weerstand.
- De fotovoltaïsche cel (zonnecel) zet een hoeveelheid invallend licht om in een uitgangsspanning.
- De fotodiodes zet een hoeveelheid invallend licht om in een uitgangsstroom.
Fototransistors zijn een type bipolaire transistor waarbij de basis-collectorovergang wordt blootgesteld aan licht. Dit resulteert in hetzelfde gedrag van een fotodiode, maar met een interne versterking.
Het werkingsprincipe is het zenden en ontvangen van licht in een optische sensor, het te detecteren object reflecteert of onderbreekt een lichtstraal uitgezonden door een emitterende diode Afhankelijk van het type apparaat wordt de onderbreking of reflectie van de lichtstraal geëvalueerd. Dit maakt het mogelijk om objecten te detecteren onafhankelijk van het materiaal waaruit ze zijn gemaakt (hout, metaal, plastic of andere). Speciale apparaten maken zelfs detectie mogelijk van transparante objecten of objecten met verschillende kleuren of variaties in contrast. Verschillende soorten optische sensoren zoals hieronder uitgelegd.
Verschillende soorten optische sensoren
Doorstraalsensoren
Het systeem bestaat uit twee losse componenten waarbij de zender en de ontvanger tegenover elkaar zijn geplaatst. De zender projecteert een lichtstraal op de ontvanger. Een onderbreking van de lichtstraal wordt door de ontvanger als schakelsignaal geïnterpreteerd. Het is niet relevant waar de onderbreking plaatsvindt.
Voordeel: Grote afstanden kunnen worden bereikt en de herkenning is onafhankelijk van de oppervlaktestructuur, kleur of reflectiviteit van het object.
Om een hoge bedrijfszekerheid te garanderen, moet ervoor worden gezorgd dat het object voldoende groot is om de lichtstraal volledig te onderbreken.
Retro-reflecterende sensoren
Zender en ontvanger bevinden zich beide in hetzelfde huis, via een reflector wordt de uitgezonden lichtstraal terug naar de ontvanger gericht. Een onderbreking van de lichtstraal leidt tot een schakelhandeling. Waar de onderbreking optreedt, is niet van belang.
Voordeel: Retroreflecterende sensoren maken grote werkafstanden met schakelpunten mogelijk, die exact reproduceerbaar zijn en weinig montage-inspanning vereisen. Alle objecten die de lichtstraal onderbreken, worden nauwkeurig gedetecteerd, onafhankelijk van hun oppervlaktestructuur of kleur.
Diffuse reflectiesensoren
Zowel zender als ontvanger zitten in één behuizing. Het doorgelaten licht wordt gereflecteerd door het te detecteren object.
Voordeel: De diffuse lichtintensiteit bij de ontvanger dient als schakelvoorwaarde. Ongeacht de gevoeligheidsinstelling reflecteert het achterste gedeelte altijd beter dan het voorste gedeelte. Dit leidt tot het gevolg van foutieve schakelhandelingen.
Verschillende lichtbronnen voor optische sensoren
Er zijn veel soorten lichtbron s. De zon en het licht van brandende fakkelvlammen waren de eerste lichtbronnen die werden gebruikt om optica te bestuderen. In feite vormt licht dat afkomstig is van bepaalde (uitgelaten) materie (bijv. Jodium-, chloor- en kwikionen) nog steeds de referentiepunten in het optische spectrum. Een van de belangrijkste componenten in optische communicatie is de monochromatische lichtbron. Bij optische communicatie moeten lichtbronnen monochromatisch, compact en duurzaam zijn. Hier zijn twee verschillende soorten lichtbronnen.
1.LED (Light Emitting Diode)
Tijdens het recombinatieproces van elektronen met gaten op de kruispunten van n-gedoteerde en p-gedoteerde halfgeleiders komt energie vrij in de vorm van licht. De excitatie vindt plaats door een externe spanning aan te leggen en de recombinatie kan plaatsvinden, of het kan worden gestimuleerd als een ander foton. Dit vergemakkelijkt het koppelen de led licht met een optisch apparaat.
Een LED is een p-n halfgeleiderapparaat dat licht uitzendt wanneer een spanning wordt aangelegd over de twee aansluitingen
2. LASER (lichtversterking door gestimuleerde emissiestraling)
Een laser wordt gemaakt, wanneer de elektronen in de atomen in speciale glazen, kristallen of gassen energie absorberen van een elektrische stroom die ze opgewonden raken. De aangeslagen elektronen bewegen van een baan met een lagere energie naar een baan met een hogere energie rond de atoomkern. Wanneer ze terugkeren naar hun normale of grondtoestand leidt dit ertoe dat de elektronen fotonen (lichtdeeltjes) uitzenden. Deze fotonen hebben allemaal dezelfde golflengte en zijn coherent. Het gewone zichtbare licht omvat meerdere golflengten en is niet coherent.
LASAR-lichtemissieproces
Toepassingen van optische sensoren
De toepassing van deze optische sensoren varieert van computers tot bewegingsdetectoren. Om optische sensoren effectief te laten werken, moeten ze van het juiste type zijn voor de toepassing, zodat ze hun gevoeligheid voor de eigenschap die ze meten, behouden. Optische sensoren zijn een integraal onderdeel van veel voorkomende apparaten, waaronder computers, kopieermachines (xerox) en verlichtingsarmaturen die automatisch worden ingeschakeld in het donker. En enkele van de meest voorkomende toepassingen zijn alarmsystemen, synchro's voor fotografische flitsers en systemen die de aanwezigheid van objecten kunnen detecteren.
Omgevingslichtsensoren
meestal hebben we deze sensor op onze mobiele telefoons gezien. Het verlengt de levensduur van de batterij en maakt goed afleesbare displays mogelijk die zijn geoptimaliseerd voor de omgeving.
Omgevingslichtsensoren
Biomedische toepassingen
optische sensoren hebben robuuste toepassingen op biomedisch gebied. Enkele voorbeelden Ademanalyse met afstembare diodelaser, Optische hartslagmeters een optische hartslagmeter meet je hartslag met licht. Een led schijnt door de huid en een optische sensor onderzoekt het teruggekaatste licht. Omdat bloed meer licht opneemt, kunnen schommelingen in het lichtniveau worden vertaald in hartslag. Dit proces wordt fotoplethysmografie genoemd.
Op optische sensor gebaseerde vloeistofniveau-indicator
Optische sensor gebaseerd Vloeistofniveau-indicator bestaan uit twee hoofdonderdelen: een infrarood-LED gekoppeld aan een lichttransistor en een transparante prisma-punt aan de voorkant. De LED projecteert een infrarood licht naar buiten, wanneer de sensorpunt wordt omgeven door lucht, reageert het licht door terug te stuiteren in de punt voordat het terugkeert naar de transistor. Wanneer de sensor in vloeistof wordt ondergedompeld, verspreidt het licht zich overal en wordt er minder teruggevoerd naar de transistor. De hoeveelheid gereflecteerd licht naar de transistor beïnvloedt de uitgangsniveaus, waardoor puntniveau-detectie mogelijk wordt
Optische niveausensor
Heeft u de basisinformatie van een optische sensor? We erkennen dat de bovenstaande informatie de basisprincipes van het optische sensorconcept verduidelijkt met gerelateerde afbeeldingen en verschillende real-time toepassingen. Verder twijfels over dit concept of om op sensoren gebaseerde projecten te implementeren , geef alstublieft uw suggesties en opmerkingen over dit artikel die u kunt schrijven in de commentaarsectie hieronder. Hier is een vraag voor jou, wat zijn de verschillende lichtbronnen van een optische sensor?
