Оптический датчик преобразует световые лучи в электронный сигнал. Назначение оптического датчика - измерить физическое количество света и, в зависимости от типа датчика, затем преобразовать его в форму, которая может считываться встроенным измерительным устройством. Оптический Датчики используются для бесконтактного обнаружения, подсчета или позиционирования деталей. Оптические датчики могут быть как внутренними, так и внешними. Внешние датчики собирают и передают необходимое количество света, в то время как внутренние датчики чаще всего используются для измерения изгибов и других небольших изменений направления.
Различные оптические датчики могут измерять такие величины, как температура, скорость, уровень жидкости, давление, смещение (положение), вибрации, химические вещества, силовое излучение, значение pH, деформация, акустическое поле и электрическое поле.
Типы оптических датчиков
Существуют различные типы оптических датчиков, наиболее распространенные типы, которые мы использовали в наших реальных приложениях, как указано ниже.
- Фотопроводящие устройства, используемые для измерения сопротивления путем преобразования изменения падающего света в изменение сопротивления.
- Фотоэлектрический элемент (солнечный элемент) преобразует количество падающего света в выходное напряжение.
- Фотодиоды преобразовать количество падающего света в выходной ток.
Фототранзисторы - это тип биполярных транзисторов, в которых переход база-коллектор подвергается воздействию света. Это приводит к тому же поведению фотодиода, но с внутренним усилением.
Принцип работы заключается в передаче и приеме света в оптическом датчике, объект, который должен быть обнаружен, отражает или прерывает световой луч, излучаемый излучающим диодом . В зависимости от типа устройства оценивается прерывание или отражение светового луча. Это позволяет обнаруживать объекты независимо от материала, из которого они сделаны (дерево, металл, пластик или другой). Специальные устройства даже позволяют обнаруживать прозрачные объекты, объекты разного цвета или контрастности. Различные типы оптических датчиков описаны ниже.
Различные типы оптических датчиков
Датчики на пересечение луча
Система состоит из двух отдельных компонентов: передатчик и приемник расположены напротив друг друга. Передатчик проецирует световой луч на приемник. Прерывание светового луча интерпретируется приемником как сигнал переключения. Неважно, где происходит прерывание.
Преимущество: Могут быть достигнуты большие рабочие расстояния, и распознавание не зависит от структуры поверхности объекта, цвета или отражательной способности.
Чтобы гарантировать высокую эксплуатационную надежность, необходимо убедиться, что объект достаточно большой, чтобы полностью прервать световой луч.
Датчики с отражением от света
Передатчик и приемник находятся в одном доме, через отражатель излучаемый световой луч направляется обратно в приемник. Прерывание светового луча инициирует операцию переключения. Неважно, где происходит прерывание.
Преимущество: Датчики с отражением от рефлектора обеспечивают возможность работы на больших расстояниях с точками переключения, которые точно воспроизводятся, требуя небольших усилий при установке. Все объекты, прерывающие световой луч, точно обнаруживаются независимо от структуры или цвета их поверхности.
Датчики диффузного отражения
И передатчик, и приемник находятся в одном корпусе. Проходящий свет отражается обнаруживаемым объектом.
Преимущество: Интенсивность рассеянного света на приемнике служит условием переключения. Независимо от настройки чувствительности задняя часть всегда отражает лучше, чем передняя. Это приводит к ошибочным операциям переключения.
Различные источники света для оптических датчиков
Есть много типы источников света с. Солнце и свет от горящих факелов были первыми источниками света, использованными для изучения оптики. Фактически, свет, исходящий от определенного (возбужденного) вещества (например, ионов йода, хлора и ртути), по-прежнему является опорными точками в оптическом спектре. Одним из ключевых компонентов оптической связи является источник монохроматического света. В оптической связи источники света должны быть монохромными, компактными и долговечными. Вот два разных типа источников света.
1. Светодиод (светоизлучающий диод)
В процессе рекомбинации электронов с дырками на стыках полупроводников, легированных n и p, энергия выделяется в виде света. Возбуждение происходит путем приложения внешнего напряжения, и может происходить рекомбинация, или она может быть стимулирована как другой фотон. Это облегчает сцепление светодиод свет с оптическим устройством.
Светодиод - это полупроводниковое устройство p-n, которое излучает свет, когда на его два вывода подается напряжение.
2. ЛАЗЕР (усиление света вынужденным излучением)
Лазер создается, когда электроны в атомах в специальных стеклах, кристаллах или газах поглощают энергию электрического тока, и они становятся возбужденными. Возбужденные электроны перемещаются с орбиты с более низкой энергией на орбиту с более высокой энергией вокруг ядра атома. Когда они возвращаются в свое нормальное или основное состояние, это приводит к тому, что электроны испускают фотоны (частицы света). Все эти фотоны имеют одинаковую длину волны и когерентны. Обычный видимый свет состоит из нескольких длин волн и не является когерентным.
Процесс излучения света LASAR
Применение оптических датчиков
Применение этих оптических датчиков варьируется от компьютеров до детекторов движения. Чтобы оптические датчики работали эффективно, они должны быть подходящего типа для применения, чтобы сохранять чувствительность к измеряемым свойствам. Оптические датчики являются неотъемлемой частью многих распространенных устройств, включая компьютеры, копировальные аппараты (ксерокопии) и осветительные приборы, которые автоматически включаются в темноте. И некоторые из распространенных приложений включают системы сигнализации, синхронизаторы для фотографических вспышек и системы, которые могут обнаруживать присутствие объектов.
Датчики окружающего света
в основном мы видели этот датчик на наших мобильных телефонах. Это продлит срок службы батареи и позволит создавать удобные для просмотра дисплеи, оптимизированные для окружающей среды.
Датчики окружающего света
Биомедицинские приложения
оптические датчики находят широкое применение в биомедицине. Некоторые из примеров анализа дыхания с использованием перестраиваемого диодного лазера, Оптические мониторы сердечного ритма оптический пульсометр измеряет ваш пульс с помощью света. Светодиод просвечивает сквозь кожу, а оптический датчик исследует отраженный свет. Поскольку кровь поглощает больше света, колебания уровня освещенности можно преобразовать в частоту сердечных сокращений. Этот процесс называется фотоплетизмографией.
Индикатор уровня жидкости на основе оптического датчика
Оптический датчик на основе Индикатор уровня жидкости состоят из двух основных частей: инфракрасного светодиода, соединенного со световым транзистором, и прозрачного наконечника призмы на передней панели. Светодиод излучает инфракрасный свет наружу, когда наконечник датчика окружен воздухом, свет реагирует, отражаясь назад внутрь наконечника, прежде чем вернуться к транзистору. Когда датчик погружается в жидкость, свет рассеивается по всей поверхности и меньше возвращается к транзистору. Количество отраженного на транзисторе света влияет на выходные уровни, что делает возможным измерение точечного уровня.
Оптический датчик уровня
У вас есть основная информация об оптическом датчике? Мы подтверждаем, что приведенная выше информация разъясняет основы концепции оптического датчика со связанными изображениями и различными приложениями в реальном времени. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или реализовать любые сенсорные проекты , пожалуйста, дайте свои предложения и комментарии к этой статье, которые вы можете написать в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каковы разные источники света оптического датчика?
