Một cảm biến quang học chuyển đổi các tia sáng thành tín hiệu điện tử. Mục đích của cảm biến quang học là đo một lượng ánh sáng vật lý và, tùy thuộc vào loại cảm biến, sau đó chuyển nó thành dạng có thể đọc được bằng một thiết bị đo tích hợp. Quang học Cảm biến được sử dụng để phát hiện, đếm hoặc định vị các bộ phận mà không cần tiếp xúc. Cảm biến quang học có thể là bên trong hoặc bên ngoài. Các cảm biến bên ngoài thu thập và truyền một lượng ánh sáng cần thiết, trong khi các cảm biến bên trong thường được sử dụng để đo các khúc cua và những thay đổi nhỏ khác về hướng.
Các đại lượng đo có thể có bởi các cảm biến quang học khác nhau là Nhiệt độ, Vận tốc Mức chất lỏng, Áp suất, Độ dịch chuyển (vị trí), Rung động, Loại hóa chất, Bức xạ lực, Giá trị pH, Độ căng, Trường âm và Trường điện
Các loại cảm biến quang học
Có nhiều loại cảm biến quang học khác nhau, những loại phổ biến nhất mà chúng tôi đang sử dụng trong các ứng dụng thế giới thực của chúng tôi như được đưa ra bên dưới.
- Thiết bị quang dẫn được sử dụng để đo điện trở bằng cách chuyển đổi sự thay đổi của ánh sáng tới thành sự thay đổi của điện trở.
- Tế bào quang điện (pin mặt trời) biến đổi một lượng ánh sáng tới thành một điện áp đầu ra.
- Điốt quang chuyển đổi một lượng ánh sáng tới thành một dòng điện đầu ra.
Bóng bán dẫn quang là một loại bóng bán dẫn lưỡng cực nơi tiếp giáp cực thu gốc tiếp xúc với ánh sáng. Điều này dẫn đến hoạt động tương tự của một điốt quang, nhưng có độ lợi bên trong.
Nguyên tắc hoạt động là truyền và nhận ánh sáng trong cảm biến quang học, đối tượng được phát hiện sẽ phản xạ hoặc làm gián đoạn chùm ánh sáng được phát ra bởi một điốt phát quang . Tùy thuộc vào loại thiết bị, sự gián đoạn hoặc phản xạ của chùm ánh sáng được đánh giá. Điều này làm cho nó có thể phát hiện các đối tượng độc lập với vật liệu mà chúng được xây dựng (gỗ, kim loại, nhựa hoặc khác). Các thiết bị đặc biệt thậm chí còn cho phép phát hiện các vật thể trong suốt hoặc những vật thể có màu sắc khác nhau hoặc các biến thể tương phản. Các loại cảm biến quang học khác nhau như được giải thích bên dưới.
Các loại cảm biến quang học khác nhau
Cảm biến xuyên tia
Hệ thống bao gồm hai thành phần riêng biệt là máy phát và máy thu được đặt đối diện nhau. Máy phát chiếu một chùm sáng vào máy thu. Sự gián đoạn của chùm ánh sáng được hiểu là một tín hiệu chuyển mạch của máy thu. Không liên quan đến nơi xảy ra gián đoạn.
Lợi thế: Có thể đạt được khoảng cách hoạt động lớn và việc nhận dạng không phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt, màu sắc hoặc độ phản xạ của đối tượng.
Để đảm bảo độ tin cậy hoạt động cao, phải đảm bảo rằng vật thể đủ lớn để làm gián đoạn chùm sáng hoàn toàn.
Cảm biến phản xạ ngược
Máy phát và máy thu đều ở trong cùng một ngôi nhà, qua một tấm phản xạ, chùm sáng phát ra được hướng ngược lại máy thu. Sự gián đoạn của chùm ánh sáng bắt đầu hoạt động chuyển mạch. Việc gián đoạn xảy ra ở đâu không quan trọng.
Lợi thế: Cảm biến phản xạ ngược cho phép khoảng cách hoạt động lớn với các điểm chuyển mạch, có thể tái tạo chính xác mà chỉ cần ít nỗ lực lắp đặt. Tất cả các đối tượng làm gián đoạn chùm sáng được phát hiện chính xác độc lập với cấu trúc bề mặt hoặc màu sắc của chúng.
Cảm biến phản xạ khuếch tán
Cả máy phát và máy thu đều nằm trong một vỏ. Ánh sáng truyền qua bị phản xạ bởi đối tượng được phát hiện.
Lợi thế: Cường độ ánh sáng khuếch tán ở máy thu đóng vai trò là điều kiện chuyển mạch. Bất kể cài đặt độ nhạy nào, phần phía sau luôn phản ánh tốt hơn phần phía trước. Điều này dẫn đến hậu quả là các hoạt động chuyển mạch sai.
Các nguồn ánh sáng khác nhau cho cảm biến quang học
Có nhiều các loại nguồn sáng S. Mặt trời và ánh sáng từ ngọn đuốc đang cháy là những nguồn sáng đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu quang học. Trên thực tế, ánh sáng đến từ một số vật chất (thoát ra) nhất định (ví dụ, các ion iốt, clo và thủy ngân) vẫn cung cấp các điểm chuẩn trong quang phổ. Một trong những thành phần quan trọng trong giao tiếp quang học là nguồn sáng đơn sắc. Trong thông tin liên lạc quang học, nguồn sáng phải đơn sắc, nhỏ gọn và lâu dài. Đây là hai loại nguồn sáng khác nhau.
1. LED (Điốt phát sáng)
Trong quá trình tái kết hợp của các electron với các lỗ trống ở chỗ tiếp giáp của chất bán dẫn pha tạp n và bán dẫn pha tạp p, năng lượng được giải phóng dưới dạng ánh sáng. Sự kích thích diễn ra bằng cách đặt một điện áp bên ngoài và sự tái kết hợp có thể đang diễn ra, hoặc nó có thể được kích thích như một photon khác. Điều này tạo điều kiện cho khớp nối đèn LED ánh sáng bằng một thiết bị quang học.
Đèn LED là một linh kiện bán dẫn p-n phát ra ánh sáng khi đặt một điện áp qua hai đầu của nó
2. LASER (Khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát xạ kích thích)
Một tia laser được tạo ra, khi các electron trong nguyên tử trong thủy tinh, tinh thể hoặc khí đặc biệt hấp thụ năng lượng từ dòng điện, chúng trở nên kích thích. Các electron bị kích thích chuyển từ quỹ đạo năng lượng thấp hơn sang quỹ đạo năng lượng cao hơn xung quanh hạt nhân của nguyên tử. Khi chúng trở lại trạng thái bình thường hoặc trạng thái cơ bản, điều này dẫn đến việc các electron phát ra photon (hạt ánh sáng). Các photon này đều có cùng bước sóng và kết hợp. Ánh sáng nhìn thấy thông thường bao gồm nhiều bước sóng và không kết hợp.
Quy trình phát thải ánh sáng LASAR
Các ứng dụng của cảm biến quang học
Ứng dụng của các cảm biến quang học này từ máy tính đến máy dò chuyển động. Để cảm biến quang hoạt động hiệu quả, chúng phải là loại phù hợp với ứng dụng để chúng duy trì độ nhạy đối với đặc tính mà chúng đo được. Cảm biến quang học là bộ phận không thể thiếu của nhiều thiết bị thông thường, bao gồm máy tính, máy sao chép (xerox) và đèn chiếu sáng tự động bật trong bóng tối. Và một số ứng dụng phổ biến bao gồm hệ thống báo động, đồng bộ cho đèn flash chụp ảnh và hệ thống có thể phát hiện sự hiện diện của vật thể.
Cảm biến ánh sáng xung quanh
hầu hết chúng tôi đã thấy cảm biến này trên điện thoại di động của mình. Nó sẽ kéo dài tuổi thọ pin và cho phép hiển thị dễ xem được tối ưu hóa cho môi trường.
Cảm biến ánh sáng xung quanh
Ứng dụng y sinh
cảm biến quang học có ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực y sinh. Một số ví dụ Phân tích hơi thở bằng cách sử dụng laser diode điều chỉnh được, Màn hình nhịp tim quang học một máy đo nhịp tim quang học đo nhịp tim của bạn bằng cách sử dụng ánh sáng. Đèn LED chiếu sáng qua da và cảm biến quang học kiểm tra ánh sáng phản xạ lại. Vì máu hấp thụ nhiều ánh sáng hơn nên sự dao động của mức độ ánh sáng có thể được chuyển thành nhịp tim. Quá trình này được gọi là chụp quang tuyến.
Chỉ báo mức chất lỏng dựa trên cảm biến quang
Dựa trên cảm biến quang học Chỉ báo mức chất lỏng bao gồm hai phần chính, một đèn LED hồng ngoại kết hợp với một bóng bán dẫn ánh sáng và một đầu lăng kính trong suốt ở phía trước. Đèn LED chiếu ánh sáng hồng ngoại ra bên ngoài, khi đầu cảm biến được bao quanh bởi không khí, ánh sáng sẽ phản ứng bằng cách phản xạ trở lại với đầu cảm biến trước khi quay trở lại bóng bán dẫn. Khi nhúng cảm biến vào chất lỏng, ánh sáng phân tán khắp nơi và ít bị quay trở lại bóng bán dẫn. Lượng ánh sáng phản xạ tới bóng bán dẫn ảnh hưởng đến mức đầu ra, giúp cảm biến mức điểm có thể
Cảm biến mức quang học
Bạn đã có thông tin cơ bản về cảm biến quang học chưa? Chúng tôi thừa nhận rằng thông tin được cung cấp ở trên làm rõ những điều cơ bản về khái niệm cảm biến quang học với các hình ảnh liên quan và các ứng dụng thời gian thực khác nhau. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc để thực hiện bất kỳ dự án dựa trên cảm biến nào , hãy đóng góp ý kiến và nhận xét của bạn về bài viết này bạn có thể viết trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, các nguồn sáng khác nhau của cảm biến quang học là gì?
