광학 센서는 광선을 전자 신호로 변환합니다. 광학 센서의 목적은 빛의 물리적 양을 측정하고 센서의 유형에 따라 통합 된 측정 장치에서 읽을 수있는 형태로 변환하는 것입니다. 광학 센서가 사용됨 비접촉식 감지, 계수 또는 부품 위치 지정 광학 센서는 내부 또는 외부 일 수 있습니다. 외부 센서는 필요한 양의 빛을 모아 전송하는 반면 내부 센서는 굽힘 및 기타 작은 방향 변화를 측정하는 데 가장 자주 사용됩니다.
다양한 광학 센서에서 가능한 측정 값은 온도, 속도 액체 수준, 압력, 변위 (위치), 진동, 화학 종, 힘 방사, pH 값, 변형률, 음향 장 및 전기장입니다.
광학 센서의 유형
다양한 종류의 광학 센서가 있으며, 아래에 주어진 것처럼 실제 응용 프로그램에서 우리가 사용하고있는 가장 일반적인 유형입니다.
- 입사광의 변화를 저항의 변화로 변환하여 저항을 측정하는 데 사용되는 광 도전 장치.
- 태양 광 전지 (태양 전지)는 입사광의 양을 출력 전압으로 변환합니다.
- 포토 다이오드 입사광의 양을 출력 전류로 변환합니다.
포토 트랜지스터는베이스-컬렉터 접합이 빛에 노출되는 일종의 바이폴라 트랜지스터입니다. 결과적으로 포토 다이오드와 동일한 동작이 발생하지만 내부 이득이 있습니다.
작동 원리는 광학 센서에서 빛을 송수신하는 것입니다. 감지되는 물체는 발광 다이오드에서 보내는 광선 . 장치 유형에 따라 광선의 차단 또는 반사가 평가됩니다. 이를 통해 구성 재료 (나무, 금속, 플라스틱 또는 기타)에 관계없이 물체를 감지 할 수 있습니다. 특수 장치를 사용하면 투명 물체 또는 색상이나 대비가 다른 물체도 감지 할 수 있습니다. 아래에 설명 된 다양한 유형의 광학 센서.
다양한 유형의 광학 센서
투과형 센서
시스템은 송신기와 수신기가 서로 마주 보는 두 개의 개별 구성 요소로 구성됩니다. 송신기는 수신기에 광선을 투사합니다. 광선의 중단은 수신기에 의해 스위치 신호로 해석됩니다. 중단이 발생한 위치는 관련이 없습니다.
이점: 큰 작동 거리를 달성 할 수 있으며 인식은 물체의 표면 구조, 색상 또는 반사율과 무관합니다.
높은 작동 신뢰성을 보장하려면 물체가 광선을 완전히 차단할 수있을만큼 충분히 큰지 확인해야합니다.
역 반사 센서
송신기와 수신기는 모두 같은 집에 있으며, 반사기를 통해 방출 된 광선이 수신기로 다시 향합니다. 광선이 차단되면 스위칭 작업이 시작됩니다. 중단이 발생하는 곳은 중요하지 않습니다.
이점: 역 반사 센서를 사용하면 스위칭 포인트를 사용하여 작동 거리를 크게 할 수 있으며, 이는 장착 노력이 거의 필요하지 않고 정확하게 재현 가능합니다. 광선을 차단하는 모든 물체는 표면 구조 나 색상과 관계없이 정확하게 감지됩니다.
확산 반사 센서
송신기와 수신기 모두 하나의 하우징에 있습니다. 투과 된 빛은 감지 할 물체에 의해 반사됩니다.
이점: 수신기의 확산 광 강도가 스위칭 조건으로 사용됩니다. 감도 설정에 관계없이 후면 부분은 항상 전면 부분보다 더 잘 반사됩니다. 이로 인해 잘못된 스위칭 작업이 발생합니다.
광학 센서를위한 다양한 광원
많이있다 광원 유형 에스. 불타는 횃불 불꽃에서 나오는 태양과 빛은 광학 연구에 사용 된 최초의 광원이었습니다. 사실 특정 (출사 된) 물질 (예 : 요오드, 염소 및 수은 이온)에서 나오는 빛은 여전히 광학 스펙트럼에서 기준점을 제공합니다. 광통신의 핵심 구성 요소 중 하나는 단색 광원입니다. 광통신에서 광원은 단색이고 콤팩트하며 오래 지속되어야합니다. 다음은 두 가지 유형의 광원입니다.
1. LED (발광 다이오드)
n- 도핑 된 반도체와 p- 도핑 된 반도체의 접합부에서 정공과 전자의 재결합 과정에서 에너지는 빛의 형태로 방출됩니다. 여기는 외부 전압을 적용하여 발생하고 재결합이 발생하거나 다른 광자로 자극 될 수 있습니다. 이것은 결합을 용이하게합니다 LED 광학 장치로 빛.
LED는 두 단자에 전압이 가해지면 빛을 발하는 p-n 반도체 소자입니다.
2. 레이저 (자극 방출 방사선에 의한 광 증폭)
레이저 특수 유리, 결정 또는 가스의 원자에있는 전자가 전류로부터 에너지를 흡수 할 때 생성됩니다. 여기 된 전자는 낮은 에너지 궤도에서 원자핵 주위의 높은 에너지 궤도로 이동합니다. 정상 또는 바닥 상태로 돌아 가면 전자가 광자 (빛의 입자)를 방출하게됩니다. 이 광자는 모두 동일한 파장에 일관됩니다. 일반 가시 광선은 여러 파장으로 구성되며 일관성이 없습니다.
LASAR 발광 공정
광학 센서의 응용
이러한 광학 센서의 적용 범위는 컴퓨터에서 동작 감지기에 이르기까지 다양합니다. 광학 센서가 효과적으로 작동하려면 측정하는 속성에 대한 민감도를 유지할 수 있도록 응용 분야에 적합한 유형이어야합니다. 광학 센서는 컴퓨터, 복사기 (xerox) 및 어둠 속에서 자동으로 켜지는 조명기구를 포함한 많은 일반 장치의 필수 부품입니다. 일반적인 애플리케이션으로는 경보 시스템, 사진 플래시 용 싱크로 및 물체의 존재를 감지 할 수있는 시스템이 있습니다.
주변 광 센서
대부분 우리는 모바일 핸드셋에서이 센서를 보았습니다. 배터리 수명을 연장하고 환경에 최적화 된보기 쉬운 디스플레이를 가능하게합니다.
주변 광 센서
생의학 응용
광학 센서는 생물 의학 분야에서 강력한 응용 분야를 가지고 있습니다. 가변 다이오드 레이저를 사용한 호흡 분석의 일부 예, 광학 심박수 모니터 광학 심박수 모니터는 빛을 사용하여 심박수를 측정합니다. LED가 피부를 비추고 광학 센서가 반사 된 빛을 검사합니다. 혈액은 더 많은 빛을 흡수하기 때문에 빛 수준의 변동은 심박수로 변환 될 수 있습니다. 이 과정을 광 용적 측정법이라고합니다.
광학 센서 기반 액체 레벨 표시기
광학 센서 기반 액체 레벨 표시기 광 트랜지스터와 연결된 적외선 LED와 전면의 투명한 프리즘 팁의 두 가지 주요 부품으로 구성됩니다. LED는 적외선을 바깥쪽으로 투사하고 센서 팁이 공기로 둘러싸여있을 때 빛은 트랜지스터로 돌아 가기 전에 팁에서 다시 반사되어 반응합니다. 센서를 액체에 담그면 빛이 전체적으로 분산되고 적은 양이 트랜지스터로 반환됩니다. 트랜지스터에 반사되는 빛의 양은 출력 레벨에 영향을 미치므로 포인트 레벨 감지가 가능합니다.
광학 레벨 센서
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