Optinen anturi muuntaa valonsäteet elektroniseksi signaaliksi. Optisen anturin tarkoituksena on mitata fyysinen valomäärä ja muuttaa sen anturin tyypistä riippuen muodoksi, joka on luettavissa integroidulla mittauslaitteella. Optinen Anturit ovat käytössä kosketuksettomaan osien havaitsemiseen, laskemiseen tai osien sijoittamiseen. Optiset anturit voivat olla joko sisäisiä tai ulkoisia. Ulkoiset anturit keräävät ja lähettävät tarvittavan määrän valoa, kun taas sisäisiä antureita käytetään useimmiten mittaamaan mutkia ja muita pieniä suuntaan tapahtuvia muutoksia.
Eri optisten antureiden mahdolliset mitta-alueet ovat lämpötila, nopeuden nestetaso, paine, siirtymä (asento), tärinät, kemialliset lajit, voimasäteily, pH-arvo, venymä, akustinen kenttä ja sähkökenttä
Optisten anturien tyypit
On olemassa erilaisia optisia antureita, yleisimpiä tyyppejä, joita olemme käyttäneet todellisissa sovelluksissamme alla esitetyllä tavalla.
- Valojohtavat laitteet, joita käytetään vastuksen mittaamiseen muuntamalla tulevan valon muutos vastuksen muutokseksi.
- Aurinkokenno (aurinkokenno) muuntaa tulevan valon määrän lähtöjännitteeksi.
- Valodiodit muuntaa tulevan valon määrä lähtövirraksi.
Valotransistorit ovat eräänlainen bipolaarinen transistori, jossa kanta-kollektori-liitos altistetaan valolle. Tämä johtaa valodiodin samaan käyttäytymiseen, mutta sisäisellä vahvistuksella.
Toimintaperiaate on valon lähettäminen ja vastaanottaminen optisessa anturissa, havaittava kohde heijastaa tai keskeyttää valonsäde, jonka lähettää diodi . Laitetyypistä riippuen valonsäteen keskeytyminen tai heijastuminen arvioidaan. Tämä mahdollistaa esineiden havaitsemisen riippumatta materiaalista, josta ne on rakennettu (puu, metalli, muovi tai muu). Erityislaitteet mahdollistavat jopa läpinäkyvien esineiden tai niiden erilaisten värien tai vaihtelujen tunnistamisen. Erilaisia optisia antureita, kuten alla selitetään.
Erilaisia optisia antureita
Läpivalaisuanturit
Järjestelmä koostuu kahdesta erillisestä komponentista, jotka lähetin ja vastaanotin on sijoitettu vastakkain. Lähetin heijastaa valonsäteen vastaanottimeen. Vastaanotin tulkitsee valonsäteen keskeytymisen kytkinsignaaliksi. Sillä, missä keskeytys tapahtuu, ei ole merkitystä.
Etu: Suuret käyttöetäisyydet voidaan saavuttaa, ja tunnistus on riippumaton kohteen pintarakenteesta, väristä tai heijastavuudesta.
Korkean toimintavarmuuden takaamiseksi on varmistettava, että esine on riittävän suuri katkaisemaan valonsäde kokonaan.
Heijastavat anturit
Lähetin ja vastaanotin ovat molemmat samassa talossa, heijastimen kautta lähetetty valonsäde ohjataan takaisin vastaanottimeen. Valonsäteen keskeytys käynnistää kytkentätoiminnon. Katkoksen esiintymispaikalla ei ole merkitystä.
Etu: Heijastavat anturit mahdollistavat suuret käyttöetäisyydet kytkentäpisteillä, jotka ovat täsmällisesti toistettavissa ja vaativat vain vähän asennusta. Kaikki valonsäteen keskeyttävät esineet havaitaan tarkasti niiden pintarakenteesta tai väristä riippumatta.
Hajaheijastusanturit
Sekä lähetin että vastaanotin ovat yhdessä kotelossa. Havaittava kohde heijastaa lähetettyä valoa.
Etu: Hajavalon voimakkuus vastaanottimessa toimii kytkentäolosuhteena. Herkkyysasetuksesta riippumatta takaosa heijastaa aina paremmin kuin etuosa. Tämä johtaa virheellisiin kytkentätoimintoihin.
Erilaisia valonlähteitä optisille antureille
On paljon valonlähteen tyypit s. Aurinko ja polttavien liekkien valo olivat ensimmäisiä valonlähteitä optiikan tutkimiseen. Itse asiassa tietystä (poistuneesta) aineesta (esim. Jodi-, kloori- ja elohopeaionit) tuleva valo tarjoaa edelleen vertailupisteet optisessa spektrissä. Yksi optisen viestinnän avainkomponenteista on yksivärinen valonlähde. Optisessa viestinnässä valonlähteiden on oltava yksivärisiä, pienikokoisia ja pitkäikäisiä. Tässä on kaksi erityyppistä valonlähdettä.
1. LED (valodiodi)
Niiden elektronien rekombinaatioprosessin aikana, joissa on reikiä n-seostettujen ja p-seostettujen puolijohteiden liittymissä, energia vapautuu valon muodossa. Viritys tapahtuu ulkoisella jännitteellä ja rekombinaatio voi tapahtua tai sitä voidaan stimuloida toisena fotonina. Tämä helpottaa kytkentää LED valoa optisella laitteella.
LED on p-n-puolijohdelaite, joka lähettää valoa, kun sen kahden liittimen yli syötetään jännitettä
2. LASER (valon vahvistaminen stimuloidulla säteilyllä)
Laser syntyy, kun erityisten lasien, kiteiden tai kaasujen atomien elektronit absorboivat energiaa virrasta, josta ne innostuvat. Innoissaan olevat elektronit siirtyvät matalamman energian kiertoradalta korkeamman energian kiertoradalle atomin ytimen ympärille. Kun ne palaavat normaaliin tai perustilaansa, tämä johtaa siihen, että elektronit lähettävät fotoneja (valohiukkasia). Nämä fotonit ovat kaikki samalla aallonpituudella ja koherentteja. Tavallisessa näkyvässä valossa on useita aallonpituuksia eikä se ole koherenttia.
LASAR-valonemissioprosessi
Optisten antureiden sovellukset
Näiden optisten antureiden käyttö vaihtelee tietokoneista liiketunnistimiin. Jotta optiset anturit toimisivat tehokkaasti, niiden on oltava sovellukseensa sopiva tyyppi, jotta ne säilyttävät herkkyytensä mittaamalleen ominaisuudelle. Optiset anturit ovat kiinteä osa monia yleisiä laitteita, kuten tietokoneita, kopiokoneita (xerox) ja valaisimia, jotka syttyvät automaattisesti pimeässä. Ja joitain yleisiä sovelluksia ovat hälytysjärjestelmät, valokuvasalamien synkronoinnit ja järjestelmät, jotka voivat havaita esineiden läsnäolon.
Ympäristön valoanturit
enimmäkseen olemme nähneet tämän anturin matkapuhelimissamme. Se pidentää akun käyttöikää ja mahdollistaa helposti tarkasteltavat näytöt, jotka on optimoitu ympäristöön.
Ympäristön valoanturit
Biolääketieteelliset sovellukset
optisilla antureilla on vankat sovellukset biolääketieteen alalla. Joitakin esimerkkejä Hengitysanalyysi käyttäen viritettävää diodilaseria, Optiset sykemittarit optinen sykemittari mittaa sykkeesi valon avulla. LED palaa ihon läpi, ja optinen anturi tutkii takaisin heijastunutta valoa. Koska veri absorboi enemmän valoa, valotason vaihtelut voidaan kääntää sykkeeksi. Tätä prosessia kutsutaan fotopletysmografiaksi.
Optiseen anturiin perustuva nestetason ilmaisin
Optinen anturipohjainen Nestetason ilmaisin koostuu kahdesta pääosasta, infrapuna-LED, yhdistettynä valotransistoriin, ja läpinäkyvä prisman kärki edessä. LED heijastaa infrapunavaloa ulospäin, kun anturin kärkeä ympäröi ilma, valo reagoi palautumalla takaisin kärjen sisään ennen paluuta transistoriin. Kun anturi kastetaan nesteeseen, valo leviää kaikkialle ja vähemmän palautuu transistoriin. Transistoriin heijastuneen valon määrä vaikuttaa lähtötasoihin, mikä tekee pistetason tunnistamisen mahdolliseksi
Optinen tasoanturi
Onko sinulla optisen anturin perustiedot? Ymmärrämme, että yllä annetut tiedot selventävät optisen anturin käsitteen perusteita liittyvillä kuvilla ja erilaisilla reaaliaikaisilla sovelluksilla. Lisäksi epäilyksiä tästä käsitteestä tai anturipohjaisten projektien toteuttamiseksi , anna ehdotuksesi ja kommenttisi tähän artikkeliin, jonka voit kirjoittaa alla olevaan kommenttiosioon. Tässä on kysymys sinulle, mitkä ovat optisen anturin eri valonlähteet?
