مزایا و معایب سنسور نوری

مزایا و معایب سنسور نوری

سنسورها در صنعت از جمله عناصر اساسی به شمار می‌روند. ظاهرشان شما را غافلگیر می‌کند اما در واقع سیستم پیچیده‌ای ندارند. سنسور نوری از جمله سنسورهایی است که در صنعت کاربرد بسیاری دارد. در زندگی روزمره بدون آنکه متوجه باشید از سنسور نوری بهره برده‌اید، اما اگر آشنایی مختصری با صنعت اتوماسیون داشته باشید، ورود به دنیای سنسور و از جمله سنسور نوری برایتان جالب‌تر خواهد بود. علی‌رغم مزایا و معایب سنسور نوری، این سنسورها به چند دلیل به سایرین برتری دارند. سنسور نوری می‌تواند انواع زیادی از اجسام و مواد را تشخیص دهد.

در کمتر از یک هزارم ثانیه قادر خواهد بود تا پاسخ لازم را در اختیار شما بگذارد. طول عمر مفید زیادی دارد. سنسور نوری قادر است تا اشیاء را در دوردست تشخیص دهد. لازم نیست تا اشیاء در مجاورت سنسور نوری باشد. به همین چند دلیل سنسور نوری اکنون جایگاه ویژه‌ای در میان سنسورهای شرکت‌ها و کارخانه‌جات و تجهیزات و ابزار صنعتی به خود اختصاص داده است.

( راهنمای خرید سنسور صنعتی )

مزایا و معایب سنسور نوری یک طرفه و دو طرفه و آینه‌ای

از انواع سنسور نوری به سنسور نوری یک طرفه می‌توان اشاره کرد. عملکرد سنسور نوری یک طرفه به این شکل است که، از فرستنده، نوری که تابانده می‎شود به اشیاء جلوی سنسور برخورد می‌کند و انعکاس نور که به گیرنده می‌رسد، سبب تشخیص اشیاء می‌شود.

بیشتر بخوانید: کاربرد سنسور نوری

مزایا و معایب سنسور نوری یک طرفه :

راحت نصب می‌شود و به آسانی می‌توان آن‌ها را تنظیم کرد.  کاهش هزینه هم از دیگر مزیت‌های این سنسور نوری است. از معایب آن این است که علی رغم ارزانی و آسانی نصب، برد کمی دارد و حدود یک متر را جواب می‌دهد. میزان خطای آن در رنگ‌های خیلی روشن و یا خیلی تیره بالاست. میزان تشخیص این سنسور با چگونگی شکل اشیاء و رنگ و ابعاد آن تناسب دارد. مثلا این سنسور در تشخیص رنگ خیلی سیاه و یا خیلی سفید ممکن است دچار خطا شود. اگر با سنسورهای آینه‌ای و یا دو طرفه مقایسه کنیم، دقت کمتری دارد. در صورتی که سطح پشت اجسام قابل شمارش براق باشد، این سنسور عملا جواب نمی‌دهد.

کاربرد سنسور نوری یک طرفه:

اگر در مکانی باشیم که عملا نصب سنسور با مشکل همراه است و یا به دقت و سرعت زیادی نیاز باشد، این نوع از سنسورها جوابگو هستند. به عنوان مثال در صنایع مرتبط با حمل و نقل، می‌توان با موفقیت نسبی از این سنسور استفاده کرد. یا در زمینه برخی کارخانه‌جات و صنایع تولیدی مصالح ساختمانی مانند سرامیک و غیره.

نوع دیگر سنسور نوری سنسور دو طرفه است. در این سنسورها، گیرنده و فرستنده جداست. یعنی فرستنده نور را می فرستد و گیرنده دریافت می‌کند. حال فرض کنیم یک شی بین این دو قرار بگیرد. آن وقت دیگر نوری به فرستنده نخواهد رسید و گیرنده سیگنال می‌فرستند.

مزایا و معایب سنسور نوری دو طرفه:

مزیت دیگر این سنسور حافظه بالای آن و قابلیت تشخیص اشیا از فاصله زیاد است . دقت این سنسور در تشخیص شرایط اجسام بالاست. خطای کمی دارد و می‌توان به عملکردش اطمینان داشت. تنها در مورد اجسامی که خیلی شفاف باشد ممکن است خطا ایجاد شود. در مورد معایب این سنسور باید هزینه را نام برد. هزینه این سنسور بالاست. برای نصب و سیم‌کشی باید مسافت بیشتری را در نظر بگیرید. راه‌اندازی و تنظیم هم کمی طولانی است.

کاربرد سنسور نوری دو طرفه:

بیشترین کاربرد این سنسور در اطراف گیت‌ها است. زیرا قدرت تشخیص و دقت بالایی دارد. مکان‌ها و موقعیت‌هایی که نیاز به ذخیره حافظه بالا دارند، معمولا این سنسور برایشان مناسب‌تر است. در کارخانه‌ها به دلیل دقت در جاگذاری اشیاء، این سنسور خوب عمل می‌کند.

تفاوت سنسور نوری یک طرفه و دو طرفه

سنسورهای نوری یک طرفه مخصوص تشخیص رنگ‌های روشن هستند. مثلا پارچه‌های رنگ روشن، شیشه‌های رنگ روشن و پلاستیک‌های رنگ روشن را به راحتی تشخیص می‎‌دهند اما از تشخیص رنگ‌های تیره عاجز هستند. سنسورهای نوری دو طرفه می‌توانند برای تشخیص رنگ‌های تیره و روشن و کاملا تیره هم به کار بروند.

سنسور نوری آینه‌ای:

در این سنسور از یک منشور استفاده می‌شود. عملکرد این منشور به این صورت است که نور از فرستنده به آن تابانده می‌شود. منشور نور را جمع کرده، این نور از سمت منشور به گیرنده برمی‌گردد و آن‌را تبدیل به یک پرتو کوچک می‌کند. در سنسور نوری آینه‌ای، فرستنده و گیرنده در کنار هم قرار می‌گیرند.

مزایا و معایب سنسور آینه‌ای

از مزایای سنسور نوری آینه‌ای این است که در آخرین تغییرات ساخت آن، از فیلتر قطبی استفاده می‌شود. استفاده از فیلتر قطبی، به دو لیل انجام می‌گیرد. یکی این که ضریب ایمنی را افزایش می‌دهد و دوم اینکه از خطای دیدی جلوگیری می‌کند. اگر یک سنسور نوری آینه‌ای را که از فیلتر قطبی بهره می‌برد با یک فیلتر همسان آن ولی بدن فیلتر قطبی مقایسه کنیم، آن‌گاه مزیت فیلتر قطبی را بهتر متوجه خواهید شد. در مورد اول فرض کنید در مقابل سنسور با فیلتر قطبی، یک شی براق گذر کند.

مزیت این سنسور این است که در تشخیص این شی به هیچ عنوان خطا نمی‌کند. اما اگر سنسور دارای فیلتر قطبی نباشد، این خطا به احتمال زیاد صورت می‌گیرد و عبور این شی عملا تشخیص داده نمی‌شود. زیرا جسم براق مانند آینه عمل می‌کند. نور را باز می‌تاباند و سنسور دچار خطا می‌شود. اگرچه متخصص امر با ترفندهایی قادر خواهد بود تا با تغییر زاویه از درصد خطا بکاهد اما به طور قطع، از معایب این فیلتر آن است که به عملکرد این گونه‌ سنسورها نمی‌توان صد در صد اطمینان داشت.

لیست جامعی از انواع مختلف سنسورهای صنعتی

بررسی ساختار سنسور نوری

برای بررسی مزایا و معایب سنسور نوری لازم ابتدا ساختار آن بررسی شود. گفته شد که سنسورها ساختار پیچیده‎‌ای ندارند و تنها شامل سه قسمت هستند، گیرنده، فرستنده، مدار خارجی.

عملکرد گیرنده:

گیرنده از یک ترانزیستور تشکیل شده است. نور را درک می‌کند و به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌کند. نحوه عمل گیرنده به این صورت است که رد شدن جسم را تشخیص می‌دهد و همچنین قطع سیگنال را تشخیص می‌دهد. این در حالی است که سنسور دو طرفه باشد. در صورت یک طرفه بودن سنسور نوری قادر است تا نور را به شی بتاباند و در نتیجه‌ی بازتاب نور رد شی را پیدا کند.

عملکرد فرستنده:

نوع لامپ به کار رفته در فرستنده نوری، ال ای دی است. مکانیزم این نور دارای الگوریتمی است که سنسور را قادر می‌سازد تا مابین نوری که از جسم مشخیص تابیده می‎‌شود با سایر نورهایی که در محیط پراکنده می‌شوند تفاوت بگذارد. سه نوع از ال ای دی‌ها در صنعت و برای سنسور نوری به کار می‌رود. دیود لیزری، مادون قرمز و نور قرمز. در مورد خاص ممکن است از نور سبز یا سفید ال ای دی استفاده کرد.

مدار خروجی:

عملکرد مدار خروجی به گونه‌ایست که به طی یک سری مراحل در نهایت سیگنالی را تقویت می‌کند که توسط آن قادر خواهد بود که تایمرها و شمارشگرها را به کار بیندازد. در ایران و در صنایعی که مورد تحریم‌اند، البته هنوز هم شاید از طراحی‌های سبک گذشته سنسور نوری استفاده می‌شود اما در اغلب نقاط دنیا، از ترانزیستورهای PNP و NPN بهره می‌برند. سنسورهای نوری دارای 4 تنظیم کننده هستند.

محبوبیت سنسور نوری

سنسورهای نوری یا PES، قادر خواهند بود تا خصوصیات و مختصات فیزیکی فراوانی را تشخیص بدهند. برای سنسورهای نوری، فرقی نمی‌کند که جسم کوچک یا بزرگ باشد. ارزش ریالی کم یا زیادی داشته باشد. سنسور نوری از زوایای مختلف و در حالت ایستایی و یا حرکت، می‌تواند فیزیک اجسام مختلف را تشخیص دهد. نمی‌توان دنیای صنعت را بدون این سنسورها تصور کرد. در کارخانه‌جات، هیچ گروه یا عامل انسانی قادر نیست تا جایگزین این تجهیزات باشد. امروزه، آمار خرید و فروش سنسورهای نوری، حاکی از آن استقبال بالای این سنسورهاست به نحوی که گوی سبقت را از سنسورهای لمسی و مجاورتی ربودند.

رفت و آمد با سنسور نوری انجام می‌شود سنسوری که انحراف پارچه را کنترل می‎کند هم می‌تواند نوری باشد. در کارخانه‌جات برای تشخیص پارگی ورق از سنسور نوری استفاده می‌شود. سنسور نوری گاهی برای کنترل سطح هم به کار می‌رود. یکی از پرکاربردترین سنسورها در شمارش تولید است. در شمارش تولید اگرچه از سنسور القایی و خازنی‌ هم بهره گرفته می‌شود اما در اغلب موارد عاملان تولید ترجیح می‌دهند تا از سنسور نوری استفاده کنند.

این سنسور به صورت اختصاصی برای شمارش کالا به کار می‌رود

کنترل حرکات روی ریل توسط سنسور نوری می‌تواند انجام شود. سنسور نوری در کارخانجات برش ورق کاربرد گسترده‌ای دارد. هر اختلالی در سطح ورق وجود داشته باشد توسط این سنسور شناسایی می‌شود. برای سطح مخازن معمولا در اولین قدم از سنسور خازنی استفاده می‌شود اما در مرحله بعدی، کنترل سطح مخازن می‌تواند توسط سنسور نوری هم انجام شود. تمامی سنسورهایی که در گیت‌ها، آسانسورها، پاگردها، ورودی مراکز خرید، ورودی دفاتر کار و … مشاهده می‌کنید همگی سنسور نوری هستند.

سنسور نوری حافظه بالایی دارد

یکی از دلایل محبوبیت سنسور نوری، حافظه‌ی بالای آن است. این سنسور به دلیل قرار گرفتن در معرض رفت و آمد و یا در مراکز تولیدی و صنعتی، باید دارای دقت تشخیص موقعیت بالایی باشد. سنسور نوری هم دقت تشخیص شرایط و موقعیت بالایی دارد و هم مدت زمان زیادی این اطلاعات را در حافظه‌اش ثبت و ضبط می‌کند. نوع مجاورتی آن مسافت‌های دور را هم پوشش می‌دهد به همین دلیل از فروش بسیار بالایی برخوردار است. اگرچه یکی از شرایط محبوبیت این سنسور قیمت نسبتا مناسب آن هم باشد.