سنسور نوری

سنسور نوری چیست و چه کاربردهایی دارد؟

سنسورها قطعات پایه ای در صنایع گوناگون میباشند، که یکی از مهم‌ترین آن ها سنسور نوری است که در صنعت های گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. با یک نگاه به سنسورها، طرز فعالیت آنها خیلی پیچیده به نظر می آید، اما در باطن به‌این نحو نیستند.
در‌این نوشته ی علمی به توضیح کامل سنسور نوری، ساختار، خصوصیات و اشکال آن می‌پردازیم. و درباره ی کارایی و اجزای اساسی سنسور نوری و همینطور اشکال آلرژی‌هایی که در اتوماسیون صنعتی از آن ها بسیار ذکر شده، خوا‌هیم پرداخت. همینطور نمونه‌هایی از ویژگی های سنسور نوری در صنعت و معاش روزانه مطرح می نماییم.

 ساختار سنسور نوری

سنسورهای (PES) (Photoelectric Sensors) بضاعت و توان تشخیص جنبه‌های فیزیکی گوناگونی را دارا‌هستند. از سنجش یک بطری در حال تکان بر روی نوار نقاله گرفته تا سنجش و محافظت کردن از ربات‌های میلیون دلاری که قطعات گوناگون را بلند کرده و داخل یک خودرو می گذارند.

این سنسور ها در صنعت از اهمیت بسیاری برخوردار است به گونه ای که بدون این سنسورها مثل اشخاص نابینا در جهان اتوماسیون صنعتی و کارخانجات هستیم.

در‌اینجا نخست به سراغ ساختار و خصوصیت ها و ویژگی های این نوع سنسور ها میرویم. آنگاه نگاهی به پیاده سازی ساختار داخلی این سنسورها می‌اندازیم.

خصوصیت ‌های این نوع سنسور

خصوصیت ‌ها و مزیت‌های مهم سنسور نوری در مقایسه با دیگر اشکال سنسورها به عنوان مثال سنسورهای لمسی و سنسورهای مجاورتی چه می‌باشد؟ چرا استفاده از این سنسورها زیاد شده‌است؟

سنسور های فوتوالکتریک

این سنسور ها برای تشخیص اشیا نیازی به تماس با ان ها ندارند، توان تشخیص اجسام گوناگون از فاصله ی دور را دارا‌ هستند، دیرتر آسیب دیده و دارای دوام بیشتری هستند و سرعت جواب‌دهی بالایی دارند، (به عنوان مثال کمتر از یک میلی ثانیه)

این تعداد گزینه، تنها قسمتی  از خصوصیت‌ های مهم سنسور نوری میباشد. این سنسورها از پرفروش‌ترین امکانات صنعتی در کمپانی ‌های معتبر هستند.

پیاده سازی و ساختار سنسور نوری

هر سنسور نوری از سه جزء مهم تشکیل شده است:

• فرستنده
• گیرنده
• مدار خروجی

فرستنده 

در حال حاضر سنسور های نوری با LED های نیمه ‌هادی فعالیت می‌نمایند. نوری که از سنسور فرستاده می شود، از نوع اطلاعات قطار پالسی است.

به کارگیری از الگوریتم پالسی ، این قابلیت و امکان را به سنسور میدهد که میان روشنایی ارسالی از سنسور و نورهای محیطی مانند روشنایی خورشید تمایز قرار دهد.

پرفروش ترین ال ای دی هایی که در صنعت و سنسورها به کار برده می شود  مانند ال ای دی  قرمز‌رنگ، ال ای دی مادون قرمز (روشنایی نامرئی) و دیود لیزری. همینطور برای برخی از استفاده های خاص از ال ای دی های سبز یا سفید به کارگرفته می شود.

گیرنده (Receiver)

گیرنده‌ی سنسورها، بیشتر از مدل ترانزیستوری است. گیرنده قادر است نور و روشنایی را تشخیص داده و به یک سیگنال آنالوگ کوچک منتقل کند.

در حال حاضر بیشتر سنسورهای نوری از یک مدار مجتمعی که Application Specific Integrated Circuit) ASIC) نامیده می شود، استفاده میکنند، جایی که عنصرهای لازم، تقویت کننده‌‌گی، پردازش و کارایی سنسورها به طور مجتمع بر روی یک IC نیمه هادی جای گرفته‌اند. برای تشخیص رد شدن اجسام و حس کردن اجسام به وسیله سنسور نوری، شیوه‌های گوناگونی وجود دارد.
گیرنده عبور یک شیء را به طور مستقیم و جدا شدن سیگنال دریافتی از امیتر تشخیص می دهد. (سنسور نوری دو طرفه) یااینکه می تواند با بازتاب روشنایی از اجسام، عبور آن ها را تشخیص دهد. (سنسور نوری یک طرفه). در قسمت بعدی، تمامی‌ وضعیت‌ های کاری سنسورها را آنالیز خوا‌هیم کرد.

قسمت خروجی

مدار خروجی، سیگنال آنالوگ دریافتی از گیرنده (مدار ASIC داخل گیرنده) را به یک سیگنال ON/OFF تقویت شده تبدیل می‌نماید، تا بتوانیم از این سیگنال تقویت شده در شمارشگر‌ها و تایمر ها یا این که کار های دیگر به کار بگیریم.
چنانچه هنوز هم پباده سازی‌ های دیرین، که با منبع تغذیه و رله‌ های بیرونی ساخته شدند، رایج تر می‌باشند ، ولی  در حال حاضر در خروجی سنسور های نوری از ترانزیستورهای NPN و PNP استفاده می شود.

همینطور بعضی از سنسورها این قابلیت و امکان را دارند که سیگنال‌‎ آنالوگی را برای بعضی کاربردها و نیازهای شما ایجاد نمایند.

تنظیم کننده ‌های سنسور

سنسورهای استاندارد نوری دارنده دو پیچ تنظیم‌ کننده‌ی سنسورهستند:

• سوئیچ تنظیم کننده‌ی آستانه

اپراتور قادر است، مقدار ترشولد را تهیه نماید. (تروشولد سطحی از ولتاژ سیگنال است که مناسب با مدل سنسور، برای مقادیر کمتر یا این که بیشتر از آن، سنسور به بیرونی سیگنالی را ارسال کرده و عبور جسم را اطلاع میدهد). یا این که به عبارت دیگر مقدار  ماندگاری نوری که به خروجی نمایان می گردد.

چنانچه روشنایی دریافتی برابر یا این که بیشتر از آستانه باشد، یک خروجی ایجاد می گردد، در کار ارتقاء یا این که کاهش ترشولد در ارتقا پیروزی و مسافتی که میتوان  اجسام را حس کرد، اثردارد.

از تنظیم کننده‎‌ی آستانه میتوان به خواسته تشخیص شی های کوچک تر یا این که اجسام نصفه روشن به وسیله سنسور به کار گرفت.
در تولیدات کمپانی امرن از یک پیچِ پتانسیومتر (پیچ مقسم ولتاژ) به خواسته تغییر و تحول ترشولد و آستانه روشنایی به کارگیری میگردد.

• سوئیچ

سنسور نوری این سوئیچ، سیگنال خروجی سنسور را معکوس می‌نماید.

اندیکاتورهای سنسور نوری   

بیشتر سنسورهای نوری، دارای دو اندیکاتور هستند.

• اندیکاتور سبز

اندیکاتور سبز موقع هایی که سنسور در وضعیت استوار جای دارد، پر‌نور میباشد. به‌این مفهوم که سنسور یک سیگنال ON یا این که OFF مستقل را اخذ می‌نماید.

همینطور از این اندیکاتور در موقع نصب یا تنظیم کردن سنسور میتوان استفاده کرد . در حقیقت پر‌نور بودن این اندیکاتور به معنی نصب صحیح و فعال بودن سنسور میباشد.

• اندیکاتور قرمز رنگ/نارنجی رنگ

این اندیکاتور، موقعی که سنسور اجسامی را حس نماید، پر‌نور میگردد.