سنسورهای نوری و کاربرد آنها
سنسورهای نوری در صنعت انواع گسترده ای دارند که در زیر به آنها اشاره می نماییم:
LED (دیود نور افشان):
یک LED قطعه ای است نیمه هادی که از نظر الکتریکی شبیه دیود است و فرق آن با دیود این است که وقتی در مدار در بایاس موافق قرار می گیرد جریان عبوری از آن باعث میشود مقدار کمی نور از آن پخش شودLED ها را می توان طوری ساخت که نورهایی به رنگهای سبز ، زرد ، قرمز، سفید و یا مادون قرمز از خود پخش کنند.(نور مادون قرمز به وسیله چشم انسان قابل تشخیص نیست). ازLED ها معمولا در حسگرها به عنوان منابع نوری که بایستی توسط یک فرآیند تحت تاثیر رار گیرند استفاده می شود.
فوتو ترانزیستور:
این قطعه پر مصرف ترین عنصر نوری برای طراحی حسگر های فوتو الکتریک صنعتی است. این قطعه از نظر مقایسه بین حساسیت و سرعت پاسخ دهی در مقایسه با دیگر قطعات مثل مقاومت های نوری و نیمه هادی هاینوری نتایج بهتری می دهد.در مواردی مثل آشکار سازی نور محیط و بعضی از مشخصات رنگی، که حساسیت بیشتری نسبت به نور مرئی لازم است، از فتوسل ها استفاده می شود.فتو ترانزیستورها به طور کلی در مواردی کاربرد دارند که یا پاسخ زمانی سریع باشد یا بخواهیم در محدوده نسبتا وسیعی از تغییرات سطح نور پاسخ خروجی خطی داشته باشیم.
حسگرهای LEDمدوله شده:
بر خلاف لامپ های کوچک التهابی؛LED ها می توانند با سرعت زیاد روشن و خاموش (یا مدوله) شوند که این سرعت به طور نمونه حدود چند کیلو هرتز است. این مدوله شدن LED به این معنی است که تقویت کننده گیرنده فوتو ترانزیستور می تواند با فرکانس مدولاسیون خاموش و روشن شده و تنها سیگنال های نوری که با آن فرکانس کار میکنند تقویت شوند.این روند کاری شبیه به ارسال و دریافت امواج رادیویی با فرکانس خاص است.یک گیرنده رادیویی که روی یک ایستگاه رادیویی تنظیم شده باشد غیر از فرکانس تنظیم شده هیچ فرکانس دیگری را دریافت نمیکند. منبع نوری LED مدوله شده ی یک حسگر فتو الکتریک معمولا به نام فرستنده یا امیتر و قطعه نوری تنظیم شده به نام گیرنده شناخته می شوند.
گیرنده نورهای محیطی:
نوعی از قطعات نوری مدوله شده که هنوز هم زیاد استفاده می شود گیرنده نور محیط است. موادی مانند فلز یا شیشه گداخته سرخ،به مقدار زیاد نور فروسرخ از خود تشعشع می کنند. تا زمانی که این مواد دارای مولفه نور فروسرخ بیشتری نسبت به نور اطراف خود باشند، می توان توسط گیرنده نوری محیطی کاملا آنها را آشکار سازی کرد.
حسگرهای فراصوت( سنسورهای اولتراسونیک):
حسگرهای فراصوت می توانند انرژی صوتی با فرکانس بالاتر از محدوده ی شنوای انسان را ارسال و دریافت کنند(بیشتر از 20 کیلو هرتز). حسگرهای فراصوت توسط نوع ترانسدیوسری که در آن به کار رفته طبقه بندی می شوند: این حسگرها یا از نوع الکترواکوستیک هستند یا از نوع پیزو الکرتریک. انواع الکترواکوستیک این حسگرها می توانند وجود اشیا را از حدود چند متر به وسیله امواج فراصوت انعکاس یافته از روی سطح آن تشخیص دهند. انواع پیزو الکتریک آنها به طور کلی برای شناسایی در فواصل کوتاهتر به کار می روند.
حسگرهای فتو الکتریک دو قسمتی:
در این حسگرها فقط قطعات نوری سامانه تشخیص نصب شده اند. دارات لازم برای سیستم تغذیه، تقویت و قسمت خروجی سامانه همه در محل دیگری و معمولا داخل برد کنترل قرار دارند.در نتیجه ، حسگرهای دو قسمتی معمولا نسبت به حسگرهای مستقل کوچکتر و در شرایط محیطی نامطلوب دارای قدرت تحمل بیشتری هستند.
حسگرهای فتو الکتریک یک بخشی:
در این نوع حسگرها، قسمت های نوری و دیگر بخشهای الکترونیکی همه با هم در یک محفظه مجاور هم قرار دارند. برای راه اندازی آن کافیست ولتاژ تغذیه را وصل کنیم. حسگر به تنهایی همه کارهای لازم از جمله مدولاسیون، دمدولاسیون ، تقویت کنندگی و کلید زنی خروجی را انجام میدهد.
فیبر نوری:
در موارد زیادی آشکار سازی اجسام با محدودیت های خاصی مواجه است و یا اینکه موانع محیطی برای آن وجود دارد به گونه ای که حتی نمی توان از حسگرهای دو بخشی نیز استفاده کرد. برای چنین موارد کاربردی، تکنولوژی آشکارسازی فتوالکترونیک، فیبر نوری را به عنوان راح حل جایگزین در ساخت حسگر معرفی کرده است.
فیبر نوری به شکل رشته های شفاف شیشه ای یا پلاستیکی ساخته می شود که از آن برای انتقال انرژی نوری از چنین محیط های نامناسب استفاده می شود. فیر نور به دلی عدم نیاز به مدار الکتریکی راه انداز و نداشتن قسمت های متحرک می توانند نور را با ایمنی کامل از محیطهای نا سازگار با نور عبور دهند.
علاوه بر این، فیبر نوری در مقابل همه اغتشاشات الکتریکی(نویز) ایمن است و می توان از آن برای جداسازی و عایق کرده قسمت های الکتریکی یک سامانه آشکارسازی از منابع شناخته شدهتداخل الکتریکی استفاده کرد.
مدهای آشکار سازی:
سامانه نوری هر نوع حسگر فتو الکتریک بر پایه یکی از سه مد آشکار سازی اصلی ساخته شده است:حالت رو به روی هم؛حالت انعکاسی؛ و حالت مجاورتی. مد مجاورتی فتو الکتریک نیز به چهار زیر مجموعه تقسیم می شود. مجاورتی انتشاری،مجاورتی از نوع شعاع واگرا، مجاورتی از نوع شعاع همگرا و مجاورتی میدان ثابت. از حسگرهای فراصوت در مدهای روبروی هم یا مجاورتی استفاده می شود.
مد روبروی هم:
از این حالت آشکار سازی بیشتر تحت عنوان " پویش مستقیم" یاد می شود و بعضی اوقات مد شکست شعاع نیز نامیده می شود. در مد روبروی هم فرستنده و گیرنده در مقابل هم قرار داده می شوند به طوی که انرژی آشکار سازی تابیده شده از فرستنده یکراست به سمت گیرنده هدف گیری میشود. جسم خارجی زمانی آشکار سازی می شود که در مسیر شعاع های فرستاده شده و بین دو قسمت آشکار سازی قرار داده شود.
مد بازگشتی:
مد آشکار سازی بازگشتی به عنوان مد انعکاسی نیز نامیده می شود.در یک حسگر انعکاسی هم مرار مربوطی به گیرنده و هم مدار مربوط به فرستنده هر دو در یک محفظه جای دارند. یک شعاع نوری بین فرستنده ، منعکس کننده و گیرنده تبانیده می شود و دقیقا هماند مد رو بروی هم وقتی شعاع نوری نوسط جسم متحرکقطع شود وجود جسم تشخیص داده می شود.
مد مجاورتی:
در این روش جسمی که باید آشکار شود مستقیما در جلوی حسگر قرار می گیرد و انرژی که از خود حسگر فرستاده شده و توسط جسم برگشت داده شده آشکار می شود. به عنوان مثال جسم زمانی آشکار سازی می شود که سطح آن یک موج صوتی را به یک حسگر مجاورتی برگشت دهد. گیرنده و فرستنده در یک طرف جسم و در یک محفظه قرار دارند. در روش مجاورتی وقتی یک جسم در مسیر تابش قرار دارد در واقع به جای اینکه مسیر تابش را قطع کند باعث رسیدن پرتو بازگشتی به گیرنده می شوند.
نظرات شما عزیزان: