พื้นฐานและการใช้งานเซนเซอร์จับแสง

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





เซ็นเซอร์ออปติคัลจะแปลงรังสีแสงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ วัตถุประสงค์ของเซ็นเซอร์ออปติคัลคือการวัดปริมาณแสงทางกายภาพและขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์จากนั้นจึงแปลเป็นรูปแบบที่อุปกรณ์วัดในตัวสามารถอ่านได้ ออปติคอล ใช้เซนเซอร์ สำหรับการตรวจจับการนับหรือการกำหนดตำแหน่งของชิ้นส่วนโดยไม่ต้องสัมผัส เซ็นเซอร์ออปติคัลสามารถเป็นได้ทั้งภายในหรือภายนอก เซ็นเซอร์ภายนอกรวบรวมและส่งแสงในปริมาณที่ต้องการในขณะที่เซ็นเซอร์ภายในมักใช้เพื่อวัดการโค้งงอและการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยอื่น ๆ ในทิศทาง

การวัดที่เป็นไปได้โดยเซ็นเซอร์ออปติคัลที่แตกต่างกัน ได้แก่ อุณหภูมิ, ความเร็วระดับของเหลว, ความดัน, การกระจัด (ตำแหน่ง), การสั่นสะเทือน, ชนิดของสารเคมี, การแผ่รังสีของแรง, ค่าพีเอช - ความเครียด, สนามอะคูสติกและสนามไฟฟ้า




ประเภทของเซนเซอร์จับแสง

มีเซ็นเซอร์ออปติคัลหลายประเภทซึ่งเป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุดที่เราใช้ในการใช้งานจริงตามที่ระบุด้านล่าง

  • อุปกรณ์โฟโตคอนดัคทีฟใช้ในการวัดความต้านทานโดยการแปลงการเปลี่ยนแปลงของแสงตกกระทบเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน
  • เซลล์แสงอาทิตย์ (เซลล์แสงอาทิตย์) จะแปลงแสงตกกระทบจำนวนหนึ่งให้เป็นแรงดันไฟฟ้าขาออก
  • โฟโตไดโอด แปลงแสงตกกระทบจำนวนหนึ่งเป็นกระแสไฟขาออก

โฟโต้ทรานซิสเตอร์เป็นทรานซิสเตอร์สองขั้วชนิดหนึ่งที่ทางแยกตัวเก็บฐานสัมผัสกับแสง ส่งผลให้โฟโตไดโอดทำงานเหมือนกัน แต่มีอัตราขยายภายใน



หลักการทำงานคือการส่งและรับแสงในเซ็นเซอร์ออปติคัลวัตถุที่ตรวจจับจะสะท้อนหรือขัดจังหวะ ลำแสงที่ส่งออกโดยไดโอดเปล่งแสง . ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์การหยุดชะงักหรือการสะท้อนของลำแสงจะได้รับการประเมิน สิ่งนี้ทำให้สามารถตรวจจับวัตถุได้โดยไม่ขึ้นกับวัสดุที่สร้างจาก (ไม้โลหะพลาสติกหรืออื่น ๆ ) อุปกรณ์พิเศษยังอนุญาตให้ตรวจจับวัตถุโปร่งใสหรือวัตถุที่มีสีหรือรูปแบบต่างกันในทางตรงกันข้าม ออปติคัลเซนเซอร์ประเภทต่างๆตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง

ออปติคัลเซนเซอร์ประเภทต่างๆ

ออปติคัลเซนเซอร์ประเภทต่างๆ

เซ็นเซอร์ลำแสงผ่าน

ระบบประกอบด้วยส่วนประกอบสองส่วนที่แยกจากกันเครื่องส่งและตัวรับจะอยู่ตรงข้ามกัน เครื่องส่งจะฉายลำแสงไปยังเครื่องรับ การขัดจังหวะของลำแสงถูกตีความว่าเป็นสัญญาณสวิตช์โดยตัวรับสัญญาณ ไม่เกี่ยวข้องกับการหยุดชะงัก


ความได้เปรียบ: สามารถทำได้ในระยะการทำงานขนาดใหญ่และการรับรู้ไม่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นผิวสีหรือการสะท้อนแสงของวัตถุ

เพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานที่สูงต้องมั่นใจว่าวัตถุมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะขัดจังหวะลำแสงได้อย่างสมบูรณ์

เซ็นเซอร์สะท้อนแสงย้อนยุค

ทั้งตัวส่งและตัวรับอยู่ในบ้านหลังเดียวกันโดยผ่านตัวสะท้อนแสงลำแสงที่ปล่อยออกมาจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องรับ การขัดจังหวะของลำแสงทำให้เกิดการสลับ เมื่อเกิดการหยุดชะงักก็ไม่มีความสำคัญ

ความได้เปรียบ: เซ็นเซอร์สะท้อนแสงแบบย้อนยุคช่วยให้สามารถใช้งานได้ในระยะทางไกลโดยมีจุดสวิตชิ่งซึ่งสามารถทำซ้ำได้อย่างแม่นยำโดยใช้ความพยายามในการติดตั้งเพียงเล็กน้อย วัตถุทั้งหมดที่ขัดจังหวะลำแสงจะถูกตรวจจับได้อย่างแม่นยำโดยไม่ขึ้นกับโครงสร้างพื้นผิวหรือสี

เซ็นเซอร์การสะท้อนแบบกระจาย

ทั้งตัวส่งและตัวรับอยู่ในตัวเครื่องเดียว แสงที่ส่งจะสะท้อนโดยวัตถุที่จะตรวจจับ

ความได้เปรียบ: ความเข้มแสงแบบกระจายที่เครื่องรับทำหน้าที่เป็นเงื่อนไขการเปลี่ยน ไม่ว่าการตั้งค่าความไวแสงจะเป็นอย่างไรส่วนด้านหลังจะสะท้อนได้ดีกว่าส่วนหน้าเสมอ สิ่งนี้นำไปสู่ผลที่ตามมาของการดำเนินการสลับที่ผิดพลาด

แหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกันสำหรับเซนเซอร์จับแสง

มีมากมาย ประเภทของแหล่งกำเนิดแสง s. ดวงอาทิตย์และแสงจากเปลวไฟที่เผาไหม้เป็นแหล่งกำเนิดแสงแรกที่ใช้ในการศึกษาทัศนศาสตร์ ตามความเป็นจริงแสงที่มาจากสสารบางอย่าง (ออก) (เช่นไอโอดีนคลอรีนและไอออนของปรอท) ยังคงให้จุดอ้างอิงในสเปกตรัมแสง องค์ประกอบหลักอย่างหนึ่งในการสื่อสารด้วยแสงคือแหล่งกำเนิดแสงแบบโมโนโครม ในการสื่อสารด้วยแสงแหล่งกำเนิดแสงต้องเป็นแบบโมโนโครมขนาดกะทัดรัดและใช้งานได้ยาวนาน นี่คือแหล่งกำเนิดแสงสองประเภทที่แตกต่างกัน

1. LED (ไดโอดเปล่งแสง)

ในระหว่างกระบวนการรวมตัวของอิเล็กตรอนที่มีรูที่จุดเชื่อมต่อของสารกึ่งตัวนำที่เจือด้วย n และ p-doped พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง การกระตุ้นเกิดขึ้นโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอกและอาจเกิดการรวมตัวกันใหม่หรืออาจถูกกระตุ้นเป็นโฟตอนอื่น สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการมีเพศสัมพันธ์ LED แสงด้วยอุปกรณ์ออปติคัล

LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ p-n ที่เปล่งแสงเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสอง

LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ p-n ที่เปล่งแสงเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสอง

2. เลเซอร์ (การขยายแสงโดยการแผ่รังสีการกระตุ้น)

เลเซอร์ ถูกสร้างขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมในแก้วพิเศษคริสตัลหรือก๊าซดูดซับพลังงานจากกระแสไฟฟ้าพวกมันจะตื่นเต้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นจะเคลื่อนที่จากวงโคจรพลังงานต่ำไปสู่วงโคจรที่มีพลังงานสูงกว่ารอบนิวเคลียสของอะตอม เมื่อพวกมันกลับสู่สถานะปกติหรือพื้นดินสิ่งนี้จะนำไปสู่อิเล็กตรอนจะปล่อยโฟตอน (อนุภาคของแสง) ออกมา โฟตอนเหล่านี้มีความยาวคลื่นเท่ากันและสอดคล้องกัน แสงที่มองเห็นได้ทั่วไปประกอบด้วยความยาวคลื่นหลายความยาวคลื่นและไม่สอดคล้องกัน

กระบวนการปล่อยแสง LASAR

กระบวนการปล่อยแสง LASAR

การใช้เซนเซอร์จับแสง

การใช้เซ็นเซอร์ออปติคัลเหล่านี้มีตั้งแต่คอมพิวเตอร์ไปจนถึงเครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหว เพื่อให้เซ็นเซอร์ออปติคัลทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเซนเซอร์จะต้องเป็นประเภทที่ถูกต้องสำหรับการใช้งานเพื่อรักษาความไวต่อคุณสมบัติที่วัดได้ ออปติคัลเซนเซอร์เป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ทั่วไปหลายชนิดรวมถึงคอมพิวเตอร์เครื่องถ่ายเอกสาร (xerox) และอุปกรณ์ติดตั้งไฟที่เปิดโดยอัตโนมัติในที่มืด และบางส่วนของแอปพลิเคชันทั่วไป ได้แก่ ระบบเตือนภัยซิงโครสำหรับแฟลชถ่ายภาพและระบบที่สามารถตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุ

เซนเซอร์ตรวจจับแสงโดยรอบ

ส่วนใหญ่เราเคยเห็นเซ็นเซอร์นี้ในโทรศัพท์มือถือของเรา จะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และเปิดใช้งานจอแสดงผลที่ดูง่ายซึ่งปรับให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม

เซนเซอร์ตรวจจับแสงโดยรอบ

เซนเซอร์ตรวจจับแสงโดยรอบ

การใช้งานด้านชีวการแพทย์

เซ็นเซอร์ออปติคัลมีการใช้งานที่แข็งแกร่งในด้านชีวการแพทย์ ตัวอย่างการวิเคราะห์ลมหายใจโดยใช้เลเซอร์ไดโอดแบบปรับได้ จอภาพอัตราการเต้นของหัวใจแบบออปติคอล เครื่องวัดอัตราการเต้นของหัวใจแบบออปติคัลจะวัดอัตราการเต้นของหัวใจของคุณโดยใช้แสง ไฟ LED ส่องผ่านผิวหนังและเซ็นเซอร์ออปติคัลจะตรวจสอบแสงที่สะท้อนกลับ เนื่องจากเลือดดูดซับแสงได้มากขึ้นความผันผวนของระดับแสงจึงสามารถแปลเป็นอัตราการเต้นของหัวใจได้ กระบวนการนี้เรียกว่า photoplethysmography

ตัวบ่งชี้ระดับของเหลวที่ใช้เซ็นเซอร์ออปติคัล

ใช้เซ็นเซอร์ออปติคัล ตัวบ่งชี้ระดับของเหลว ประกอบด้วยสองส่วนหลักคือ LED อินฟราเรดคู่กับทรานซิสเตอร์แสงและปลายปริซึมโปร่งใสที่ด้านหน้า LED จะฉายแสงอินฟราเรดออกไปด้านนอกเมื่อปลายเซ็นเซอร์ถูกล้อมรอบไปด้วยอากาศแสงจะตอบสนองโดยการสะท้อนกลับด้วยปลายก่อนที่จะกลับไปที่ทรานซิสเตอร์ เมื่อเซ็นเซอร์จุ่มลงในของเหลวแสงจะกระจายไปทั่วและส่งกลับไปที่ทรานซิสเตอร์น้อยลง ปริมาณแสงสะท้อนไปยังทรานซิสเตอร์มีผลต่อระดับเอาต์พุตทำให้สามารถตรวจจับระดับจุดได้

เซ็นเซอร์ระดับแสง

เซ็นเซอร์ระดับแสง

คุณมีข้อมูลพื้นฐานของเซ็นเซอร์ออปติคัลหรือไม่? เรารับทราบว่าข้อมูลที่ระบุข้างต้นชี้แจงพื้นฐานของแนวคิดเซ็นเซอร์ออปติคัลพร้อมรูปภาพที่เกี่ยวข้องและการใช้งานแบบเรียลไทม์ต่างๆ นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือ เพื่อดำเนินโครงการที่ใช้เซ็นเซอร์ โปรดให้คำแนะนำและความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับบทความนี้ที่คุณสามารถเขียนได้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณแหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกันของเซ็นเซอร์ออปติคัลคืออะไร?