معرفی کاربردها و انواع سنسور نوری

سنسورهای نوری، به عنوان یکی از اجزاء مهم و برجسته در عرصه فناوری و صنعت، نقش بسیار حیاتی در تبدیل عوامل فیزیکی چون حرارت، فشار و سایر پارامترها به سیگنال‌های الکتریکی ایفا می‌کنند. این ابزارها علاوه بر این که به عنوان ردیاب‌های الکترونیکی معرفی می‌شوند، موظفند تا نور یا تغییرات آن را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل کنند که توسط سیستم‌های الکترونیکی قابل پردازش باشند. در این مقاله، ما تلاش می‌کنیم تا از یک زاویه فنی و کاربردی، به بررسی جزئیات و عمق سنسورهای نوری بپردازیم. به این ترتیب، در ادامه به دنبال بررسی و معرفی کاربردها و انواع سنسور نوری خواهیم بود. از مباحث مقدماتی گرفته تا جنبه‌های پیشرفته، ما به شرح مفصل تأثیرات سنسورهای نوری بر محیط و مسائل مرتبط با آن‌ها می‌پردازیم. پس، با ما همراه شوید و به دنیای فنی این ابزار قدرتمند و جذاب نگاهی اندازید.

ساختار سنسور نوری

قبل از هر چیز لازم است با ساختار و ساختمان این سنسورها آشنا شوید. یک سنسور نوری، از دو قسمت اصلی فرستنده و گیرنده تشکیل شده است. در فرستنده، یک منبع تولید نور، در جهت نور مادون قرمز قرار دارد که بر طبق قوانین اپتیک نور را در یک خط راست ساطع می‌کند. نور دریافتی در گیرنده فیلتر می‌شود و سپس توسط مدارهای الکترونیکی تحلیل می‌گردد.

به بیان کامل تر ، فرستنده یک نوع LED  است. همانطور که می‌دانید امروزه سنسورهای نوری LED های نیمه‌ هادی کار می‌کنند. گیرنده‌ یک سنسور، معمولا از نوع ترانزیستوری است که می‌تواند نور را تشخیص دهد و به یک سیگنال آنالوگ کوچک تبدیل کند.

لازم به ذکر است، با توجه به انواع سنسور نوری، اجزای دیگری مانند هدایت کننده و مدار خروجی در آن وجود دارد.

کاربرد سنسورهای نوری

از این سنسورها می‌توان در زمینه‌ی تولید انرژی استفاده کرد. این سنسورها در زمینه‌ی نظارت بر سازه‌ها، تولید و توزیع انرژی و تبدیل به انرژی الکتریکی را بر عهده دارند. از دیگر کاربردهای آن می‌توان به نظارت بر سیستم عامل‌های دریایی، نظارت بر بدنه‌ی کشتی، نظارت بر قدرت خط و چاه و کاربردهایی در زمینه‌های معدنی، حمل و نقل و مخازن سوخت اشاره کرد.

ویژگی سنسورهای نوری

• اجسام را از فواصل دور تشخیص می‌دهند
• بسیار با دوام است و دیرتر خراب می‌شوند
• اشیاء و مواد مختلف را به راحتی تشخیص می‌دهند
• سرعت عملکرد و پاسخ دهی بالایی دارند

انواع سنسورهای نوری

در حالت کلی، سنسورهای نوری ،لنواع بسیار مختلفی دارند که می‌توان به سنسور نوری چنگالی ، سنسور فیبر نوری با آمپلی فایر، سنسور نوری ifm، سنسور نورس SICK و سنسور نوری BALLUFF اشاره کرد. این سنسورها، از لحاظ چگونگی قرارگیری اجزای اصلی، به سه دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند که در ادامه به شرح کامل آن‌ها می‌پردازیم.

• • سنسور نوری رفلکتوری
  • سنسور نوری یک طرفه
  • سنسور نوری دو طرفه

سنسور نوری رفلکتوری 

این سنسور بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس آن نور از رفلکتور عمل می‌کند. در این سنسور گیرنده و فرستنده در کنار یکدیگر نصب می‌شوند و نور را در فضا منتشر می‌کنند. نام دیگر این سنسور، آینه‌ای است. علت نام گذاری آن نیز به این دلیل می‌باشد که باید رو به روی سنسور، یک آینه نصب شود تا با برخورد نور به رفلکتور ، به صورت یک خط به سمت گیرنده منعکس شود. در مسیر انعکاس این نور، نباید مانعی قرار بگیرد. زیرا در آن صورت دیگر دریافت این نور توسط گیرنده امکان پذیر نمی‌باشد و خروجی سنسور تغییر می‌کند.

کاربرد سنسور نوری رفلکتوری 

این وسیله در اتوماسیون کارخانه بسیار کاربرد دارد. از ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن، می‌توان به قدرت تشخیص بالا، قیمت مناسب و برد قابل تشخیص اشاره کرد. این سنسور علاوه بر کارخانجات، در نوار نقاله‌ها، تشخیص بطری‌های خالی و شفاف، گیت‌ها و درهای ورودی و تشخیص اجسامی که با سرعت بالا در حال حرکت هستند کاربرد دارد.

سنسورهای نوری یک طرفه

این سنسورها، پرتوی نور را از فرستنده ارسال می‌کند. برای تشخیص عبور اجسام، آن اجسام را از جلوی سنسور عبور می‌دهند. پرتوی نور به آن‌ها برخورد می‌کند و قسمتی از نور به گیرنده‌ی سنسور بازتابانده می‌شود. در این سنسور هم فرستنده و گیرنده در کنار یکدیگر نصب می‌شوند. میزان انعکاس نور در این سنسور، بسته به رنگ، نوع، سطح، حجم و زاویه‌ی مانع دارد. این سنسور کمترین فاصله‌ی سوئیچینگ را در بین انواع سنسورهای نوری دارد و این فاصله حدود ۲ متر است.

کاربرد سنسورهای نوری یک طرفه

این وسیله به راحتی قابل نصب می‌باشد. از لحاظ اقتصادی بسیار به صرفه است. این سنسور در زمینه‌ی حمل در اتوماسیون صنعتی بسیار کاربرد دارد. در صنعت سرامیک سازی و مواقعی که با پرتوهای گسترده سر و کار داریم ؛ این سنسور بسیار کارایی دارد. این سنسور به راحتی اشیای غیر شفاف را شناسایی می‌کند و چند شیء را بر روی یک سیم نقاله معمولی، به راحتی تشخیص می‌دهد.

معایب سنسورهای نوری یک طرفه

از معایب این سنسور، می‌توان به برد و دقت کمتر از سنسورهای دیگر اشاره کرد. همچنین این سنسور، توانایی تشخیص پلاستیک‌های مات سیاه، لاستیک‌های سیاه و پارچه‌های تیره را ندارد و بسیار وابسته به رنگ، ابعاد و ساختار اجسام است.

سنسورهای نوری دو طرفه

این سنسور ، با سنسورهای قبلی کمی متفاوت است. یکی از تفاوت‌های آن این است که در این نوع سنسور، فرستنده و گیرنده به صورت جدا از یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. گیرنده در مقابل فرستنده نصب شده است و نور ارسالی توسط فرستنده را دریافت می‌کند. اگر مانعی بین فرستنده و گیرنده قرار بگیرد نور توسط گیرنده دریافت نمی‌شود و سنسور تغییر وضعیت می‌دهد. این سنسور بیشترین فاصله‌ی سوئیچینگ را در بین سایر سنسورها دارد و مقدار آن بیش از 100 متر می‌باشد.

کاربرد سنسورهای نوری دو طرفه

این سنسور، اشیای کوچک و مبهم را به راحتی تشخیص می‌دهد و محل دقیق شیء را شناسایی می‌کند. همچنین در گیت‌های ورودی، برای تشخیص عبور افراد، در اتوماسیون کارخانه‌ها، جلوگیری از سانحه و چک کردن شستن مته مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا و معایب سنسورهای نوری دو طرفه

از مزایای آن می‌توان به توانایی تشخیص در فواصل زیاد ، قابل اعتماد بودن، دقت بالا و خطای کم و تشخیص دقیق موقعیت اشیاء اشاره کرد.

از معایب آن می‌توان صرف زمان زیاد برای تنظیم و راه اندازی، هزینه‌ی زیاد و نیاز به اتصال دو کابل را نام برد.