سنسور نوری چیست؟

سنسور یا سنسور نوری وسیله یا دستگاهی است که اطلاعات و محرک های شیمیایی و فیزیکی را از محیط دریافت می کند و آنها را به سیگنال های قابل اندازه گیری تبدیل می کند.

در این مقاله به طور کامل در مورد سنسور چیست؟ و همچنین به جزئیات سنسور نوری چیست؟ می پردازیم.

فهرست مطالب

• سنسور نوری چیست؟
• انواع سنسور نوری
• سنسور نوری رفلکتوری (Reflective Sensors)
• مزایا و معایب سنسور های نوری رفلکتوری
• سنسورهای نوری یک طرفه (Deffuse-Reflection Sensors)
• نحوه عملکرد سنسورهای یک طرفه نوری
• مزایا و معایب سنسور های نوری یک طرفه
• سنسورهای نوری دو طرفه (Through_Beam Sensor)
• مزایا و معایب سنسورهای نوری دوطرفه
• قسمت های عملکردی سنسور نوری
• کاربردهای مختلف سنسور نوری
• نحوه کارکرد نور در حسگر نوری
• انتشار مستقیم نور
• شکست نور
• بازتاب نور
• پلاریزاسیون
• طبقه بندی بر اساس سنس کردن
• برند ها

سنسور نوری چیست؟

به بیان ساده سنسور نوری یک وسیله دریافت کننده نور از محیط فیزیکی است. که آن را به اطلاعات قابل اندازه گیری تبدیل می کند. این سنسور سیگنال های نوری را می گیرد و تجزیه تحلیل می کند. تا اطلاعاتی مانند رنگ، حضور اشیا، فاصله و حتی جنس ماده را تشخیص دهد. سنسورهای نوری در صنایع مختلفی مانند خودرو سازی، اتوماسیون صنعتی، تولید گوشی های هوشمند و دورین های دیجیتال استفاده می شوند.

این سنسورها با استفاده از یک فتوسل (یا سلول فتوالکتریک) که توانایی تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی را دارد، عملکرد خود را انجام می‌دهند.

حتما بخوانید » سنسور بدون تماس چیست؟

انواع سنسور نوری کدامند ؟

• سنسورهای نوری رفلکتوری (Reflective Sensors)
• سنسورهای نوری یک طرفه (Deffuse-Reflection Sensors)
• سنسورهای نوری دو طرفه (Through_Beam Sensor)

سنسور نوری رفلکتوری (Reflective Sensors)

در تعریف سنسور نوری رفلکتوری این طور می توان گفت که سنسورهایی هستند که با استفاده از تکنولوژی رفلکتور حضور اشیای پیرامون را دریافت می کنند. این سنسورها برای تشخیص دادن فاصله اشیاء و حضور شی در محیط کاربرد دارند.

سنسورهای نوری رفلکتوری دارای دو بخش اصلی هستند: یک سنسور نوری و یک گیرنده نور. رفلکتور یک سطح صاف و شفاف است که نور را به سنسور باز می گرداند. سنسور نوری دارای دو بخش است: یکی نور را به رفلکتور می فرستد و دیگری نوری را که به عقب باز می گردد جمع آوری می کند. این حسگرها به تشخیص تغییرات در میزان نور بازتاب شده کمک می کنند.

بیشتر بدانید » درباره سنسور التراسونیک چه می دانید؟

مزایا و معایب سنسور های نوری رفلکتوری

مزیت ها : 1- دارای رنج و محدوده بیشتری نسبت به سنسور یک طرفه هستند. 2- دقت عمل بالایی داند.

معایب : 1- تنظیم و نصب آن سخت است. 2- به بازتاب دهنده نور نیاز است. 3- برای تشخیص اشیاء صیقلی و براق مناسب نیستند.

سنسورهای نوری یک طرفه (Deffuse-Reflection Sensors)

همانطور که از نام این سنسور ها مشخص است. این سنسورهای نور یک طرفه نیازی به رفلکتور برای تشخیص حضور اجسام ندارند.

نحوه عملکرد سنسورهای یک طرفه نوری

سنسور نوری یک طرفه نوع خاصی هستند که اشیا را با تابش نور تشخیص می دهند. این سنسورها شامل یک فرستنده نور و یک گیرنده در یک دستگاه هستند. نحوه عملکرد آنها به این صورت است: سنسور، پرتویی از نور را می فرستد که مانند یک مخروط پخش می شود. هنگامی که چیزی وارد محدوده خود می شود، نور از آن منعکس می شود و مقداری توسط گیرنده سنسور دریافت می شود. با بررسی قدرت این نور برگشتی، حسگر می‌تواند تشخیص دهد که آیا جسمی در آنجا هست یا خیر. این حسگرها اغلب در کارهایی مانند ردیابی اقلام روی تسمه نقاله، کنترل ماشین آلات و مدیریت خطوط بسته بندی استفاده می شوند. یک برند معتبر برای این سنسورها، سنسور نوری ifm است.

مزایا و معایب سنسور های نوری یک طرفه

مزایا : 1- استفاده از سنسورهای نوری یک طرفه راحت می باشد. 2- این سنسور ها دقیق و قابل اعتماد هستند.

معایب : 1- برای سنس و شناسایی اجسام تیره و مات مناسب نمی باشد. 2- رنج و محدوده کمتری نسبت به دیگر مدل ها دارد.

سنسورهای نوری دو طرفه (Through_Beam Sensor)

سنسور های نوری دوطرفه که به آنها حسگرهای حالت مخالف نیز گفته می شود، دارای دو بخش کلیدی هستند: یک ساطع کننده نور و یک گیرنده نور. برخلاف سنسورهای رفلکتوری، این سنسورها رو به روی یکدیگر قرار می گیرند و یک پرتو نور ایجاد می کنند که از ناحیه سنسور عبور می کند. هنگامی که چیزی وارد این ناحیه می شود، نور را مسدود می کند و گیرنده متوجه کمبود نور می شود و سیگنالی را ارسال می کند تا نشان دهد که یک شی آنجاست.

این حسگرها برای کارهایی که نیاز به تشخیص قابل اعتماد دارند عالی هستند، زیرا به وضوح پرتو نور را هنگامی که چیزی در راه است قطع می کنند. آنها تحت تأثیر رنگ یا ویژگی های شیء قرار نمی گیرند زیرا فقط به مسدود کردن نور متکی هستند. این تطبیق پذیری به آنها اجازه می دهد اشیاء با ویژگی های مختلف را شناسایی کنند. به طور گسترده در صنایعی مانند تولید، بسته بندی و لجستیک برای کارهایی مانند تشخیص اشیا، شمارش، کنترل موقعیت یا بررسی های ایمنی در مناطق محدود استفاده می شوند.

مزایا و معایب سنسورهای نوری دوطرفه

مزایا : 1- قابلیت تشخیص اجسام براق و مات را دارند. 2- رنج تشخیص بالایی را دارند. 3- دقت آن ها بالاست.

معایب : 1- تنظیم کردن و نصب آن ها دشوار است. 2- بزرگ هستند و فضای بیشتری را اشغال می کنند.

منابع نوری می توانند متفاوت باشند در ادامه مطلب انواع سنسورهای نوری را براساس منبع نوری توضیح می دهیم:

سنسورهای مادون قرمز (IR) : این سنسورها از نور مادون قرمز برای تشخیص استفاده می کنند. آنها شدت تابش مادون قرمز ساطع شده از اجسام را اندازه گیری می کنند. معمولاً در حسگر مجاورت، تشخیص حرکت و اندازه‌گیری دما استفاده می‌شود.

سنسورهای فرابنفش (UV) : حسگرهای UV از نور ماوراء بنفش برای تشخیص استفاده می کنند. آنها شدت اشعه ماوراء بنفش را اندازه گیری می کنند و کاربردهایی در نظارت بر شاخص UV، تصفیه آب و تشخیص تقلب پیدا می کنند.

سنسورهای فتوولتائیک : از نور طبیعی مانند نور خورشید به عنوان منبع نور خود استفاده می کنند. آنها انرژی نور را از طریق سلول های فتوولتائیک به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و آنها را قادر می سازند تا سطوح نور را شناسایی و اندازه گیری کنند.

حسگرهای LED : حسگرهای LED از دیودهای ساطع نور (LED) به عنوان منبع نور استفاده می کنند. ال ای دی ها با عبور جریان الکتریکی از آنها نور ساطع می کنند. به طور معمول در اندازه گیری نور محیط، تشخیص رنگ و تشخیص حضور استفاده می شود.

سنسورهای فیبر نوری : این سنسورها از فیبرهای نوری برای انتقال نور استفاده می کنند. آنها تغییرات در شدت نور یا خواص ناشی از عوامل خارجی را تشخیص می دهند. به طور گسترده در ارتباطات راه دور، نظارت صنعتی و نظارت بر سلامت سازه استفاده می شود.

قسمت های عملکردی سنسور نوری

• تراشه‌های سنسور
• تقویت کننده سیگنال
• پردازش سیگنال
• خروجی سنسور

کاربردهای مختلف سنسور نوری :

این سنسورها معمولاً به عنوان یک حسگر ورودی در سیستم‌های کنترل و اتوماسیون استفاده می‌شوند.

• دوربین‌های دیجیتال
• تلفن‌های همراه و لپ تاپ‌ها
• سیستم‌های امنیتی
• سیستم‌های خانه هوشمند
• سیستم‌های کنترل و اتوماسیون
• روشنایی سنج‌ها
• دستگاه‌های تصویربرداری
• روباتیک
• خودرو سازی
• صنایع الکترونیک
• پزشکی
• اندازه‌گیری فاصله
• دستگاه‌های الکترونیکی
• سیستم‌های خودکار

حتما این مطلب را بخوانید » شمارش کارتن با سنسور نوری

حتما بخوانید » پنج کاربرد سنسور فتوالکترونیک

 

نحوه کارکرد نور در حسگر نوری

انتشار به صورت مستقیم

در واقع نوری که در داخل آب یا هوا حرکت می کند یک خط راست و مستقیم را طی می کند و هر گونه شکاف در این نور می تواند نمایانگر جسمی در مقابل نور باشد.

شکست نور

عبور مورب نور از مرز میان دو محیط با ضرایب شکست مختلف به نام “شکست نور” یا “انکسار نور” شناخته می شود.
این پدیده هنگامی رخ می دهد که نور از یک محیط به محیط دیگر با سرعت مختلف حرکت می کند.
در این شرایط، نور از مسیر مستقیم خود منحرف شده و زاویه شیب نور تغییر می کند.

بازتاب نور

بازتاب نور می‌تواند به سه نوع تقسیم شود: بازتاب منظم، پس‌بازتاب، و بازتاب دیفیوز.

 

هریک از این انواع بازتاب نور در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند و توسعه‌ی تکنولوژی های متناسب با آن ها مهم است.

پلاریزاسیون نور (قطبش نور)

نور پلاریزه‌ شده به نوری اشاره دارد که نوساناتش در یک جهت مشخص (معمولاً عمود بر سطح) است. این نوع از نور می‌تواند از طریق فیلترهای پلاریزه کننده عبور کند که جهت نوسانات نور را محدود به یک جهت خاص قرار می دهند. این ویژگی به عنوان پلاریزاسیون نور شناخته می‌شود.

طبقه بندی براساس سنس کردن

سنسورهای نوری بر اساس سنس خود به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند: سنسورهای دیجیتال و سنسورهای آنالوگ.

• سنسورهای دیجیتال:  این سنسورها معمولاً در دستگاه‌های الکترونیکی مانند دوربین‌های دیجیتال، تلفن‌های همراه، لپ تاپ‌ها و سیستم‌های خانه هوشمند استفاده می‌شوند. به طور کلی، سنسورهای دیجیتال برای کاربردهایی که نیاز به تولید تصویر دیجیتالی با کیفیت بالا دارند، مثل دوربین‌های دیجیتال و تلفن‌های همراه، مناسب هستند. به عنوان مثال، برای عکس‌هایی با اندازه بزرگتر از ۱۰ مگاپیکسل، سنسورهای دیجیتال بسیار مناسب هستند.
• سنسورهای آنالوگ: این سنسورها معمولاً در دستگاه‌های امنیتی، سیستم‌های خودرویی هوشمند و سیستم‌های اندازه‌گیری استفاده می‌شوند. سنسورهای آنالوگ برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری شدت نور و یا سیگنال‌های الکتریکی دارند، مثل سیستم‌های امنیتی و سیستم‌های خودرویی هوشمند، مناسب هستند.

حتما بخوانید » فتو سنسور چگونه درپوش لوله را تشخیص می دهد؟

برندهای سنسور نوری

برخی از برندهای تولید کننده سنسور نوری عبارتند از:

1. Omron
2. Sick
3. Banner Engineering
4. Pepperl+Fuchs – سنسور نوری پپرل فوکس
5. Keyence
6. Balluff
7. IFM Electronic
8. Carlo Gavazzi
9. Baumer
10. Contrinex

این برندها همگی در تولید سنسورهای نوری و دیگر انواع حسگرهای صنعتی تخصص دارند و محصولات با کیفیتی ارائه می‌دهند.

از آنجا که حسگر های نوری از مزایای زیادی برخوردارند، به ویژه در مقایسه با سایر انواع سنسورها، می‌توانند به صورت دقیقی اطلاعات نوری را اندازه‌گیری کنند، فضای کمتری را اشغال کنند و قابلیت اتصال به شبکه‌های بی‌سیم را دارند، بنابراین می‌توان گفت که سنسور نوری می‌توانند یکی از گزینه‌های مناسب برای تشخیص و اندازه‌گیری انواع مختلفی از نور باشند.

در نهایت، ادامه پژوهش در زمینه سنسور نوری و بهبود کارایی و دقت آن‌ها، می‌تواند در صنعت، پزشکی و فناوری اطلاعات بهبود و نوآوری بسیاری ایجاد کند.