Optik sensorlarni tushunish: turlar, printsiplar va ilovalar
2024-05-24 9204

Zamonaviy elektron texnologiyalarda optik sensorlar muhim rol o'ynaydi.Bu sensorlar ob'ektlarning joylashuvi, yorug'lik signallarini olish va sanoatni avtomatlashtirish, iste'mol elektronika, biomitikasi va atrof-muhit monitoringi kabi sohalarda aniqlanadi.Ushbu maqola turli xil texnik stsenariylarda optik sensorlarning optik sensorlarining ahamiyati va dastur salohiyatini to'liq anglashga yordam beradigan optik sensorlarning turli xil, ish printsiplari va amaliy qo'llanmalariga kiradi.Optik sensorlarning ko'prik tarkibidan turli xil optik sensorlarning noyob xususiyatlariga, real hayotdagi aniq misollar uchun optik sensorlarning xilma-xilligi va murakkabligini ochib beradi.

Katalog

1-rasm: Optik sensor

Optik sensor nima?

Bu Optik sensor Dizayn bug'doy tosh ko'prik davri asosida asoslanadi.Elektr-injiniringda bug'doy tosh ko'prigi ma'lum va noma'lum avtobuslarning kuchlanishni taqqoslash orqali noma'lum va noma'lum avtobuslarning kombinatsiyasidan foydalanadi.Xuddi shunday, engil ko'prik sensorlari Beam pozitsiyasida o'zgarishlarni aniqlash uchun to'rtrik tuzilmasini ishlatadilar.

Birinchidan, operator detektorlarning to'rtta detektorni teng ravishda urishini ta'minlash uchun detektorlarning pozitsiyasini moslashtiradi.Yorliq taqsimlanganda, har bir detektor yorug'likning boshqa intensivligini qo'lga kiritadi.O'sha paytda bu signallarni nurning aniq pozitsiyasini va ofatishini aniqlash uchun qayta ishlaydi.

2-rasm: Optik sensor

Masalan, agar nur o'ng tomonga o'tsa, to'g'ri detektor ko'proq yorug'lik oladi va chap detektor kamroq yorug'likni oladi.Tumanning signal protsessori tezda ushbu o'zgarishlarni aniqlaydi va hisoblab chiqadi, aniq joylashtirilgan ma'lumotni ishlab chiqarish.Jarayon tezkor va juda aniq va juda aniq va avtomatlashtirilgan uskunalar va yuqori aniqlikdagi joylashtirish tizimlarida muhim ahamiyatga ega.

Optik sensorning ishlash printsipi

Optik sensorlar joylashuvni yoki ob'ektlarning joylashuvini aniqlaydi yoki yorug'lik chiqaradi va bu nurlarning keskinlarini yoki tanaffuslarini tortib olish orqali ob'ektlarni aniqlaydi.Sensor yorug'lik nurini chiqaradigan yorug'lik chiqaruvchi diodlarni (LED) ishlatadi.Ushbu nur ob'ektni birlashtirganda, uni sensorga yoki ob'ekt tomonidan bloklanishi mumkin.

3-rasm: Optik sensorning ishlash printsipi

Avtomatlashtirilgan yig'ish liniyasida operatorlar sensorlarning mavqei va sezgirligini, masalan, material, o'lcham va kutilayotgan joylashuvi asosida moslashadi.Sensorning ob'ektlarni aniqlash qobiliyati, yog'och, metall yoki plastmassa moddalardan qat'i nazar, u ko'p materialli ishlab chiqarish muhiti uchun ideal qiladi.

Masalan, toza shisha idishlarni aniqlash sensorni shaffof materiallarni tan olish uchun sozlashni talab qiladi.Shaffof ob'ektlar yorug'likni unchalik samarali aks ettirmaydi, shuning uchun sensor yuqori sezgirlikni yoki maxsus yorug'lik manbai (masalan, infraqizil) talab qiladi.

Uning dizayni doirasida sensor baholash aks ettirilgan yoki uzilgan yorug'lik nurlarini baholaydi.Ob'ekt nurni to'sib qo'yganda, sensor darhol ob'ektning joylashuvi yoki parchasini ko'rsatuvchi boshqarish tizimiga signal yuboradi.Agar yorug'lik aks ettirilgan bo'lsa, sensor ob'ektning o'lchamlari va sirt xususiyatlari kabi ob'ektning xususiyatlarini aniqlash uchun intensivlik va yorug'lik burchagidan foydalanadi.

Optik sensorlar turlari

Ko'pgina optik sensorlar mavjud, ularning har biri o'ziga xos ish printsiplari va arizalarida.Quyida haqiqiy optik sensorli turlari haqiqiy-dunyo stsenariylarida qo'llaniladi.

Fotokondlik qurilmalar engil intensivlik asosida materiallarning o'tkazuvchanligini o'zgartiradi.Agar materialda yorug'lik sensori, elektronlar yoqilsa, yorug'lik energiyasini singdiradi va kondusion diapazonga sakrab, material o'tkazuvchanligini oshiradi.Fotokard qurilmalar engil intensivlikni aniqlash tizimlarida, masalan avtomatik xiralashgan lampalar kabi ishlatiladi.Ushbu qurilmalarni sozlashda operatorlar atrof-muhitning engil sharoitlari va javob vaqtlarini hisobga olishlari kerak.

Fotovoltaik hujayralar (quyosh hujayralari) Yarimo'tkazgich materiallarida foto energetikasi orqali yorug'likni to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasini birlashtiradi.Fotons elektron diapazonidan eventsiya diapazoni, elektron teshik juftlari va elektr tokalini yaratish usullarini keltirib chiqaradi.Ushbu batareyalar energiya ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi va sun'iy yo'ldoshlar va tashqi nazorat kuzatuv kameralari kabi masofaviy qurilmalarni quvvatlaydi.

4-rasm: Fotovoltaik hujayralar

Fotododlar yorug'likni elektr tokiga aylantirish uchun fotoelektrik ta'siridan foydalaning.Chiroq faollashtirish maydoniga tegganda, ularning ichki tuzilishi tezda javob berishi va elektr tokalini yaratishi mumkin.Ushbu sensorlar odatda yengil pultali boshqarish vositalari va optik tolali tizimlar kabi yorug'lik pulsi aniqlash va aloqa uskunalarida qo'llaniladi.

5-rasm: fotododiylar

Fotosuratlar ichki daromad bilan aslida fotododiylardir.Yorug'lik baza-kollektsion birikmaga uringanda, ichki kuchaytirilgan oqim yaratiladi, bu zaif yorug'lik signallarini aniqlash uchun mos keladi.Bu sensorlar laboratoriyalarda optik o'lchash uskunalari kabi yuqori sezgirlikni talab qiladigan talabnomalarda ayniqsa foydali.

6-rasm: Fototranssionerlar

Aks ettiruvchi sensor

Ko'zni aks ettiruvchi va qabul qilgichni bitta qurilmada birlashtiradi, deb chiqarilmagan nurni qabul qiluvchi yuzni qayta oluvchi sirt yoki ob'ekt yuzasi orqali aks ettirishga imkon beradi.Ob'ekt nurning yo'liga kirganda, u chiroqni qo'zg'atadi.

Sensorni sozlash uchun u joylashish va optimal aks ettirish uchun to'g'ri toqat qilish kerak.Operator sensorning pozitsiyasini to'g'rilash uchun, ko'zgu yuzasi etarlicha katta va qabul qilgichni samarali aks ettirish uchun etarli darajada mos kelishi kerak.

Masalan, avtomatlashtirilgan qadoqlash liniyalarida, aks ettiruvchi sensorlar konveyer kamarida harakatlanayotgan mahsulotlarni aniqlaydilar.Operator sensorni konveyer kamarining bir tomonida va boshqa tomondagi silliq reflektorni joylashtiradi.Mahsulot nurni kesib o'tish va blokirovka qilganda, sensor uzilishni aniqlaydi va konveyerni to'xtatish yoki mahsulotni uzatish kabi harakatlarni amalga oshirish uchun signal yuboradi.

Bu sensorlarning afzalliklaridan biri bu uzoq masofalar va ularning sirt xususiyatlariga bardoshli bo'lishdir.Kerakli yorug'lik aks ettirilgan ekan, ular rang yoki sirt tuzilishidan qat'i nazar, narsalarni aniqlay oladilar.Ushbu tahdidlilik sezgirlik sensorlari sanoatni avtomatlashtirish, robot navigatsiya va elementlarni tasniflash vazifalari uchun ideal qiladi.

Nur sensori orqali

A-nurli sensor ikkita asosiy tarkibiy qismdan iborat: uzatuvchi va qabul qiluvchi, odatda bir-biriga qarama-qarshi.Transmitter doimiy ravishda trubkaga nur nurini yuboradi.Ob'ekt bu nurni to'sib qo'yganda, qabul qilgich okklyuziyani aniqlaydi va uni elektron signalga aylantiradi, bu esa kommutatsiya ishini qo'zg'atadi.

Sensorni, uzatuvchi va qabul qiluvchini aniq moslashtirish kerak.Bu o'z pozitsiyasini va burchakni to'g'rilash kerak, shunda uzatuvchini to'g'ridan-to'g'ri qabul qilgichni uradi.Operatorlar aqlli omillarni, masalan, yolg'on ko'tarilishdan saqlanishning kelib chiqishi va potentsial aralashuvi manbalarida bo'lishlari kerak.

7-rasm: nur sensori

Masalan, katta omborga kiraverish paytida, nursiz sensorlar ruxsatsiz kirish uchun monitoring.Transmitter va qabul qiluvchi eshikning ikkala tomoniga joylashtirilgan.Kimdir yoki ob'ekt eshikdan o'tganda, nur shovqin bilan tugaydi va tizim signalni qo'zg'atadi.

Bu nurli sensorlarning katta afzalliklaridan biri bu uzoq masofalarda ishlash qobiliyatidan biri bu katta hududlarni kuzatib borish uchun idealdir.Andni aniqlash - bu Beam uzilishiga asoslangan, shuning uchun sensor ob'ektning o'lchamiga, rangiga yoki sirt tarkibiga sezgir emas.Biroq, ob'ektni uzatuvchi va qabul qilgich o'rtasidagi optik yo'lni to'liq qoplash uchun katta bo'lishi kerak.

Bor-nur sensorlari sanoatni avtomatlashtirish va xavfsizlik tizimlarida, ayniqsa uzoq masofali monitoring va yuqori ishonchlilik talab qilinadigan muhitda keng qo'llaniladi.Ular ishlab chiqarish liniyalari va yuqori tezlikda harakatlanuvchi ob'ektlarni aniqlash uchun juda mos keladi.Ushbu operatsion tafsilotlarni tushunish orqali operatorlar turli xil dasturlarda nurli sensorlardan samarali va ishonchli foydalanishni ta'minlaydi.

Diffuz aks ettirish sensori

Diffuz tafovut sensorlari bitta qurilmada uzatuvchi va qabul qiluvchini birlashtiradi.Bu yorug'lik chiqarishi va o'lchanadigan ob'ektdan yorug'lik tarqalishi bilan ishlaydi.Sensor ayniqsa murakkab yuzalar yoki shakllar, masalan mato, yog'och yoki tartibsiz metall kabi murakkab yuzalar yoki shakllar bilan aniqlash uchun foydali.

Birinchidan, sensorning sezgirligini turli xil materiallar va ranglarning aks ettiruvchi xususiyatlariga mos ravishda o'rnating.Operatorlar ob'ektning o'ziga xos tafovutiga asoslangan uskunalarni sozlashlari kerak.Bu, ishlov beruvchiga, juda kuchli yoki juda zaif yoki haddan tashqari ahamiyatsiz bo'lganligi sababli soxta o'qishni oldini olish uchun aks ettiruvchi yorug'lik etarli ekanligini ta'minlaydi.

8-rasm: Shifus aks ettirish sensori

Masalan, avtomatlashtirilgan qadoqlash tizimlarida diffuzning fikrlash sensori qadoqlash qutilarida yorliqlarni aniqlaydi.Operator sensdorni to'g'rilaydi, shunda mashina har bir katakchani aniq belgilab qo'yadi, agar etiketkalar har xil prefitsiyaga ega bo'lsa ham.Buning uchun chiqarilgan yorug'lik intensivligini va qabul qiluvchining sezgirligini aniq nazorat qilishni talab qiladi.

Nisfus sensorlari noaniq yoritilganligi sababli muammolarni boshdan kechirishlari mumkin, ayniqsa ob'ektning orqa tomonidan ko'rinadigan yorug'lik old tomondan aks ettirilgan yorug'likdan ko'ra ko'proq konsentratsiyalangan bo'lsa.Ushbu muammoni hal qilish uchun sensor xatolarni kamaytirish uchun ko'p kamroq aniqlash texnologiyasi yordamida mo'ljallangan.Operatorlar ushbu omillarni hisobga olishlari va aniq va ishonchli aniqlash uchun optimal sezgirlik va emissiya burchagini sezilarli darajada aniqlashlari kerak.

Doimiy parvarishlash va kalibrlash uzoq muddatli barqaror ishlashni ta'minlaydi.Bunga chang va aralashmalar yorug'lik uzatilishiga xalaqit berishining oldini olish uchun sensor linzalarini tozalash kiradi.

Optik sensorlar uchun turli xil yorug'lik manbalari

Yorug'lik manbasi optik sensorlarning dizayni va funktsionalligi uchun juda muhimdir.Zamonaviy optik sensorlar odatda yuqori darajadagi o'lchov va optik aloqalarni ta'minlaydigan barqaror, izchil yorug'likni ta'minlaydigan monoxromatik manbani ishlatadilar.

Lazerlar ma'lum bir vositada, masalan, gaz, kristalli yoki maxsus stakan kabi hayajonli atomlarni yuqori izchil yoriqlar hosil qiladi.Lazer tomonidan ishlab chiqarilgan nur juda yo'naltirilgan va katta masofada, sezilarli darajada tarqalamasdan uzoq masofalarga etkazilishi mumkin.Bu ularni aniq joylashtirish va uzoq masof masofalararo aloqalarni, masalan, optik tolali aloqa va aniq o'lchov uskunalari kabi talabnomalar uchun ideal qiladi.Operatsiyada lazerlar barqaror chiqishni ta'minlash uchun aniq quvvatni boshqarish va ekologik nazoratni talab qiladi.Yuqori intensivlik lazerlari potentsial xavflari tufayli operatorlar lazerni xavfsiz boshqarishni ta'minlashi kerak.

LED (diodlar chiqaradigan diodlar chiqaradigan) ularning kichik o'lchami, yuqori samaradorligi va uzoq umr ko'rishlari uchun qadrlanadi.Ular yarimo'tkazgichli moddada (odatda n- va p-ty tipidagi mintaqalarda) elektron va teshiklarni tasdiqlaydilar.LED lar to'lqin uzunliklarini ultrabinafsha rangga etkazishi mumkin.LED ning bexosdan yorug'ligi turli xil yoritish va ko'rsatmalar, masalan, svetoforlar va aqlli yoritish tizimlari kabi qo'llanmalar uchun mos keladi.LETING LED - nisbatan sodda va lazer kabi murakkab xavfsizlik choralarini talab qilmaydi.Biroq, LED yorug'lik manbalarining muvofiqligi va mustahkamligini ta'minlash aniq oqilona nazoratni talab qiladi.

Night manbalar ham o'zlarining afzalliklari va kamchiliklari bor.Tanlash texnik talablarga bog'liq.Lazerlar odatda aniq optik tajribalar va tezyurar optik aloqalarda qo'llaniladi, chunki LEDlar iste'molchilar elektronikasida va marketing tizimlarida ko'proq ishlatiladi.

Optik sensor asosida suyuq darajadagi ko'rsatkich

Optik sensor asosida suyuq darajadagi ko'rsatkich - bu suyuqlik darajasidagi o'zgarishlarni aniqlash uchun yorug'lik va yorug'lik aks ettirish tamoyillaridan foydalanadigan aniq o'lchov vositasidir.U uchta asosiy tarkibiy qismdan iborat: infraqizil LED, fototransstor va shaffof prission prizmlar.

9-rasm: Optik darajadagi sensor

Prizma uchi havoga duchor bo'lganda, infraqizilli LED yorug'ligi prizmada eng yuqori ichki aks ettirishga uchraydi, bu fototranssionerga nisbatan eng ko'p aks ettirilgan.Bu holatda tranzistor ko'proq yorug'lik va yuqori signal oladi.

Prizmalar uchi suyuqlikka singib ketganda, suyuq va havo o'rtasida sinish indeksidagi farq prizmadan qochish uchun bir oz yorug'likni keltirib chiqaradi.Bu fototranssionerga etib borishi uchun kamroq yorug'likni keltirib chiqaradi, shu bilan chiqadigan yorug'likni qabul qiladi va pasaytirdi.

O'rnatish va disklarni tuzatish:

Xulosa qilinishini tekshiring: prissionists uchi noto'g'ri o'qishlarning oldini olish uchun toza va ifloslanishidan iborat bo'lishi kerak.Har qanday axloqsizlik yoki qoldiq engil aks ettirishga ta'sir qiladi.

Sinkni joylashtiring: suyuqlik prizmalarini to'g'ri suyuqlik darajasining kutilayotgan o'zgarishi bilan to'g'ri tekislang.Suyuqlik darajasining ko'tarilishini va pasayishini aniq aniqlaydigan va suyuqlik holatini aniqlang.

Ushbu darajadagi ko'rsatkichi suyuqlik rangidan yoki ravshanligidan qat'iy nazar samarali.U turli xil suyuq muhitda, shu jumladan turbid yoki rangli suyuqliklarda ishonchli ishlaydi.Optik sensorlar suyuq darajadagi suyuqlikni o'lchash usulini ta'minlaydi, sensor kiyish va ifloslanish xavfini kamaytiradi va shu bilan uskunaning hayotini kengaytirish.

Optik sensorlarni qo'llash

Optik sensorlar katta sezgirlik va aniqlik tufayli ko'plab sohalarda qo'llaniladi.Quyida ba'zi asosiy qo'llanma yo'nalishlariga kirish.

Kompyuterlar va ofis avtomatlashtirish uskunalari: Kompyuterlar va urug'xonalarda optik sensorlar Qog'oz pozitsiyasini va harakatini nazorat qiladi.Ushbu sensorlar chop etish paytida qog'ozni oldindan oldinga va ogohlantirishni ta'minlaydilar.Shuningdek, ular odamlarni aniqlaydigan va avtomatik ravishda chiroqlarni aniqlaydigan va o'chirish, energiya va qulaylikni oshiradigan avtomatlashtirilgan yoritish moslamalarida ham foydalaniladi.

Xavfsizlik va kuzatuv tizimlari: Xavfsizlik tizimlarida, optik sensorlar intenjusion aniqlash uchun keng qo'llaniladi.Ular deraza yoki eshik ochilganda va signalni tetiklash qachon aniqlanadi.Fotografiya paytida Flash Siymatraxtalardagi optik sensorlar optimal daqiqada optimal yoritish effektlari uchun optimal yonma-mishlar.

Biotibiy dasturlar: tibbiyot sohasida, optik sensorlar bemorning nafas olish va yurak urishini kuzatadi.O'zini aks ettiruvchi yorug'lik o'zgarishlarini tahlil qilish orqali ular ochiq ko'krak qafasi harakatlarini, nafas olishni nazoratsiz kuzatuvchilarga aniqlaydilar.Teri orqali yorug'likni chiqaradigan va so'riladigan va yurak tezligini hisoblash uchun o'z hissasini aniqlagan holda LED-ni qo'llaydi.

Atrof-muhit yorug'lik sensori: smartfonlar va planshetlarda, atrof-muhit yorug'lik sensorlari ekranning yorqinligini avtomatik ravishda sozlash Ekranning yorqinligini avtomatik ravishda sozlash va batareya energiyasini tejashni tejash.Bu sensorlar atrof-muhitning engil sharoitlarini tez o'zgartirish va foydalanuvchilarga qulay vizual tajribaga ega bo'lish uchun moslashish uchun aniq kalibrlash va sezgir javob xususiyatlarini talab qiladi.

Xulosa

Turli xil texnologik sohalardagi optik sensorlarning arizalari ularning keng funktsional imkoniyatlarini va samarali ishlashini namoyish etadi.Optik sensorlardan har xil aks ettiruvchi va yasalgan sensorlarga, har bir optik sensorning har bir turi noyob afzalliklarga ega va turli xil tekshiruvlarning ehtiyojlarini qondirishi mumkin.Sanoat avtomatlashtirishda ular yuqori aniqlik va nazoratni ta'minlaydi;Iste'moliy elektronikada ular asbob-uskunalar sirini yaxshilaydilar;Biomitiket va atrof-muhit monitoringi, ular ma'lumotlarning aniqligi va ishonchliligini ta'minlaydi.Texnologiyalarning doimiy rivojlanishi va innovatsiyalari bilan, optik sensorlar yanada rivojlanayotgan sohalarda yanada muhim rol o'ynaydi va sirlar va avtomatlashtirish yo'nalishi bo'yicha turli sohalarda rivojlanishiga yordam beradi.

Tez-tez beriladigan savollar [FAQ]

1. Optik sensor analog yoki raqamlimi?

Optik sensorlar dizayni va chiqish signalining turiga qarab analog yoki raqamli bo'lishi mumkin.Analog optik sensorlar chiqarilishi aniqlangan yorug'lik intensivligiga mutanosib ravishda o'zgaruvchan voltaj signalini chiqaradi.Raqamli optik sensorlar, masalan, analog-dan analog-raqamli konvertor orqali analog signallaridan o'gtiladigan ikkilik kodlarni chiqaradi.

2. Optik sensorning afzalliklari nimada?

Optik sensorlarning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

Yuqori sezgirlik va aniqlik: beparvo yorug'lik signallari va ob'ektiv o'zgarishni aniqlay oladi.

Aloqa bo'lmagan o'lchov: o'lchash mo'rt yoki xavfli moddalarni aniqlash uchun mos keladigan maqsadga yoki maqsadsiz amalga oshirilishi mumkin.

Tez javob berish vaqti: dinamik o'lchovlar uchun mos atrofdagi optik o'zgarishlarga tezda javob berishga qodir.

Keng moslashuvchanlik: turli atrof-muhit sharoitida, shu jumladan qattiq yoki xavfli muhitlarda ishlashi mumkin.

3. Optik sensorni qanday sinab ko'rish kerak?

Sinov optik sensorlari odatda quyidagi amallarni o'z ichiga oladi:

Sinov muhitini tayyorlang: Atrofdagi yorug'lik sharoitlari sensorning ish shartlariga javob berishini ta'minlash.

Qurilmani ulang: tegirmonni o'qishni moslamaga ulang, masalan, multimetr yoki kompyuter.

Kalibrlash: ishonchni ta'minlash uchun ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga muvofiq sensorni kalibrlash.

Test chiroqlarini qo'llang: sensorni yoritishda ma'lum yorqinlikning engil manbaidan foydalaning.

O'qishni o'qing va yozib oling: sensorning chiqishini yozib oling va yorug'lik manbasida o'zgarishlar kutilganidek reaktsiyaga murojaat qiling.

4. Optik sensor va infraqizil sensor o'rtasidagi farq nima?

Optik va infraqizil sensorlar o'rtasidagi asosiy farqi ular aniqlangan yorug'lik to'lqin uzunliklari oralig'idir.Optik sensorlar odatda to'lqin uzunliklarini ko'rinadigan diapazonlarda to'lqin uzunliklarini sezishga qodir sensorlarga murojaat qilishadi.Infraqizil sensorlari infraqizil nur uzunliklarini aniq aniqlaydi, ular inson ko'ziga ko'rinmas holda.Infraqizily sensorlar ko'pincha termal tasvirlash kameralarida, tungi ko'rish uskunalari va aloqa uskunalarining ayrim turlari.

5. Optik sensorlar passiv yoki faolmi?

Optik sensorlar tashqi yorug'lik manbai kerakligiga qarab passiv yoki faol bo'lishi mumkin.

Passiv optik sensorlar: Qo'shimcha yorug'lik manbai talab qilinmaydi, ular atrof-muhitdan yorug'lik yoki mavjud yoritishni aniqlash orqali ishlaydi.

Faol optik sensorlar: maqsadni yoritish uchun tashqi yorug'lik manbai talab qilinadi va keyin maqsaddan aks ettirilgan yoki o'rnatilgan yorug'likni aniqlang.