سنسور نوری چیست و چگونه عمل میکند؟

سنسور نوری یک نوع ردیاب الکترونیکی می باشد که نور و یا تغییر در نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. سنسورهای نوری در بسیاری از مصارف صنعتی کاربرد دارند. این سنسورها با قطع پرتو نور توسط یک شئ فعال می شوند.

این سنسور ، حس کننده از راه دور می باشد بدین معنا که تماس فیزیکی با کمیت مورد اندازه گیری ندارند. عملکرد این سنسورها بر اساس ارسال پرتو نور و دریافت بازتابش از سطوح مختلف می باشد.

انواع سنسور نوری:

1- سنسورنوری یک طرفه

2- سنسورنوری دو طرفه یا مقابل هم

3- سنسورنوری رفلکتوری آینه دار

همانطور که بیان شد حسگر های نوری اشعه های نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. این وسیله کمیت فیزیکی نور را اندازه گیری کرده و سپس آن را به شکلی که برای وسیله قابل خواندن باشد برمی گرداند.

سنسور نوری به طور کلی بخشی از یک سیستم بزرگتر است که ادغام یک منبع نور، یک دستگاه اندازه گیری و سنسور نوری را انجام می دهد.

سنسور نوری می تواند تغییرات یک یا چند پرتو نور را اندازه گیری کند و زمانی که تغییری اتفاق می افتد، حسگر نور به عنوان یک ماشه فوتوالکتریک ، سیگنال الکتریکی را کاهش یا افزایش می یابد.

سنسور های نوری یک طرفه (Diffuse) :

سنسور های نوری یک طرفه بر اساس ارسال نور مدوله شده و دریافت بازتابش این نور از سطوح مختلف کار می کنند. در این سنسور بخش فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر قرار دارند.

در سنسور نوری یک طرفه، نور مدوله شده توسط فرستنده به طور مستقیم در فضا پخش می شود، در صورتی که این نور به مانعی برخورد کند به صورت مستقیم و غیر مستقیم منعکس می شود که میزان انعکاس این نور بستگی به رنگ، نوع سطح، حجم و زاویه مانع دارد.

انعکاس سطوح روشن و صیقلی بیش از سطوح  تیره و غیر سیقلی بوده، نور انعکاس  یافته توسط گیرنده این سنسور دریافت و در صورتی که میزان این نور به حد کافی باشد خروجی تغییر وضعیت می دهد.

دقت شود که فاصله سویچینگ این نوع سنسور بستگی به میزان انعکاس نور مدوله شده دارد لذا سطوح روشن و صیقلی از فاصله دوری قابل تشخیص می باشند.

فاصله سویچینگ این سنسور بر اساس مقوای سفید با سطح صاف بیان می شود و برای محاسبه فاصله سویچینگ برای سایر اجسام  می توان از ضریب تصحیح استفاده کرد.

همان طور که بیان شد رنگ اجسام در تشخیص آنها بسیار مؤثر می باشد، به طور کلی سنسور های نوری یک طرفه قادر به تشخیص این اجسام روشن با سطح باز تابش صیقلی مانند اجسام  زیر می باشند:

• مقوا با رنگ های روشن
• پارچه با رنگ های روشن
• شیشه های روشن
• پلاستیک های روشن

دقت شود که این نوع سنسور قادربه تشخیص پلاستیک های مات سیاه، لاستیک های سیاه و پارچه های تیره نمی باشد و برای تشخیص این اجسام می توان از دو نوع  دیگر سنسور نوری ( رفلکتوری و دو طرفه ) استفاده کرد، البته این اجسام را می توان توسط سنسور های خازنی و اولتراسونیک هم تشخیص داد.

برای نصب سنسور های یک طرفه میبایست  دقت شود  که زمینه پشت سنسور نور را جذب یا منحرف کند تا در صورتی که مانعی روبروی سنسور وجود نداشت، نور منعکس شده به سنسور  باعث فعال شدن سنسور نشود.

سنسور نوری یک طرفه کمترین فاصل سویچینگ را در بین انواع سنسور نوری دارد البته این فاصله نسبت به فاصله سویچینگ حسگر های القایی و خازنی بسیار بیشتر است، فاصله سویچینگ برای سنسور های نوری یک طرفه در حدود 2 متر می باشد.

سنسور های نوری دو طرفه (Through Beam) :

سنسور نوری دوطرفه بر اساس ارسال نور مدوله شده در قسمت فرستنده ودریافت این نور توسط گیرند ای که در مقابل فرستنده نصب می شود، عمل می نماید.

در این نوع سنسور فرستنده و گیرنده مجزا از یکدیگر می باشند و نور مدوله شده توسط فرستنده ارسال می شود و گیرنده ای که در مقابل فرستنده نصب شده است این نور را دریافت می کند و در صورتی که مابین فرستنده و گیرنده مانعی قرار گیرد دیگر نور توسط گیرنده دریافت نمی شوند

در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.

 این نوع سنسور های دو طرفه بیشترین فاصله سویچینگ را در بین انواع سنسور های نوری دارد، فاصله سویچینگ این سنسور در برخی موارد به بیش از ۱۰۰متر  نیز می رسد.

سنسور های نوری رفلکتوری (Retroreflection) :

سنسور نوری رفلکتوری بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس این نور از رفلکتور عمل می کند.در این سنسور بخش فرستنده وگیرنده  در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می شوند و نور مدوله شده در فضا منتشر می شود در روبروی سنسور یک رفلکتور نصب می گردد  و با برخورداین نور به رفلکتور نور تحت زاویه ای معین به صورت یک خط مستقیم به سمت گیرنده سنسور انعکاس داده می شود.

در صورتی که یک مانع در مسیر انعکاس این نور قرار گیرد ,دیگر امکان دریافت این نور توسط گیرنده فراهم نیست در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.

این دسته از سنسورهای نوری فاصله سویچینگ  بیشتری نسبت به سنسور نوری یک طرفه دارد اما فاصله سویچینگ آن کمتر از سنسور نوری دو طرفه می باشد ;به طور معمول فاصله سویچینگ این سنسور حدود ۱۰مترمی باشد.

مثال هایی از سنسور نوری رفلکتوری :

الف)شمارش قطعات عبوری از روی نوار نقاله ,در این کاربرد فقط نیاز به نصب رفلکتور در یک طرف نوار نقاله می باشد ونیازی به کابل کشی در سمتی که رفلکتور نصب شده نمی باشد و امکان شمارش اجسام مات وسیاه نیز با استفاده از این نوع سنسور وجود دارد.

ب)کنترل میزان شل شدن پارچه یا ورق توسط چندسنسور رفلکتوری ,دقت شود که استفاده از این نوع سنسور فقط برای کنترل حرکت پارچه یا ورق های تیره امکان پذیر می باشد.

کاربرد سنسورهای نوری

از این سنسور ها می توان در زمینه انرژی برای نظارت بر سازه ها یافت که تولید انرژی، تولید، توزیع، و تبدیل انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. طبیعت توزیع فیبر نوری و non-conductive سنسورهای نوری مناسب برای برنامه های کاربردی نفت و گاز، از جمله نظارت خط لوله می باشد.

 آنها همچنین می توانند در توربین بادی نظارت پره، نظارت بر سیستم عامل های دریایی، نظارت بر قدرت خط و نظارت چاه استفاده شوند.

کاربردهای دیگر شامل زمینه های معدنی و حمل و نقل از جمله پل، باند فرود فرودگاه ، سقف، راه آهن، هواپیما، بال، مخازن سوخت و نظارت بدنه کشتی می باشد.

برای مشاهده و خرید انواع سنسور های نوری IFM اینجا کلیک کلیک کنید.