راهنمای جامع انتخاب سنسور نوری

راهنمای جامع انتخاب سنسور نوری

 

 

مقدمه 

حسگرهای نوری در زندگی روزمره و بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.بسیاری از سنسورهای نوری از فعال شدن چراغ ها درشب، درب های اتوماتیک فروشگاه ها و سیستم های امنیتی تا کاربردهای پیچیده تر در اتوماسیون صنعتی  مورد استفاده قرار میگیرد.

 

با ما همراه باشید در پادکست شماره سه 

دانلود لینک مستقیم پادکست شماره سه : سنسور نوری چیست؟

سنسور نوری چیست؟

سنسورهای نوری ، سنسورهایی هستند که از نورمرئی (معمولا قرمز، آبی یا سبز و یا نور مادون قرمز) برای تشخیص و تغییرات اجسام در محیط مورد نظر  استفاده می شود. این سنسورها با نام سنسورهای فوتوالکترونیک نیز شناخته می شوند. سنسورهای نوری از یک فرستنده برای ارسال نور و از یک گیرنده برای دریافت آن استفاده می کنند.

اجزای تشکیل دهنده سنسور نوری

حسگرهای نوری دستگاه های ساده ای هستند و از چند بخش تشگیل شده است که در ادامه به معرفی هر یک خواهیم پرداخت :

• اندیکاتورها:

اندیکاتور سنسور نوری نشانگر وضعیت خروجی در سنسور است. سنسورهای نوری به طور معمول دارای اندیکاتور هستند که به کاربران این اجازه را می دهد تا وضعیت فعلی سنسور را مشاهده و درک کنند.

 

• کلید روشن خاموش:

در سنسور نوری کلید فیزیکی با عنوان کلید “روشن و خاموش” وجود ندارد. این مفهوم به روشی اشاره می کند که سنسور خروجی خود را تغییر می دهد. یعنی نور را پردازش می کند و بر اساس ان یک سیگنال الکتریکی تولید می کند. این تغییر سیگنال همان “عمل کلید زنی” را انجام می دهد.

 

• تنظیم کننده ی حسگر:

تنظیم کننده حسگر در سنسور نوری به تنظیم حساسیت در سنسور نوری گفته می شود. این ابزار به کاربر اجازه  می دهد میزان حساسیت نور دریافتی را تنظیم کند تا عملکرد بهینه را دریافت کند.

 

• گیرنده (Receiver) :

وظیفه گیرنده گرفتن نور ارسالی توسط فرستنده و تبدیل آن به سیگنال آنالوگ است. گیرنده ها معمولا از نوع ترانزیستوری هستند و امروزه شرکت های بزرگ فتوالکتریک مانند امرن از یک مدار مجتمعی که Application Specific Integrated Circuit) ASIC) نامیده می‌شود، استفاده می‌کنند، زیرا اجزای لازم IC نیمه هادی در آن گنجانده شده است.

 

• فرستنده (Light emitter) :

در یک حسگرنوری، این قسمت نور ساطع می کند. امروزه بسیاری از سنسورها از LED های نیمه هادی برای انتقال نور استفاده می کنند. استفاده از الگوریتم پالس در یک حسگر نوری به این سنسور اجازه می دهد تا بین نور ارسال شده توسط ساطع کننده و نور خورشید تمایز قائل شود.

متداول ترین چراغ های مورد استفاده برای این سنسورها LED قرمز، LED مادون قرمز و دیود لیزر هستند.

 

• بخش خروجی :

بخش خروجی سیگنال آنالوگ دریافتی از گیرنده را به سیگنال ON/OFF تقویت شده تبدیل می کند که می تواند در شمارنده ها، تایمرها، رله ها یا سایر برنامه ها استفاده شود. در حال حاضر خروجی ها عمدتا از ترانزیستورهای NPN و PNP استفاده می کنند و برخی مدل ها نیز از خروجی رله استفاده می کنند.

 

 

نحوه عملکرد سنسور نوری :

• انتشار نور:

منبع نور، یک پرتو را به سمت محل مورد نظر ارسال می کند.

• تعامل نور با شی یا محیط :

در سنسور های دو طرفه ؛ نور از فرستنده به گیرنده فرستاده می شود.

سنسور های رفلکتوری با آینه ای ؛ نور به آینه برخورد کرده و به گیرنده بارتاب می شود

در حسگرهای یک طرفه ؛ نور به شی یا جسم برخورد می کند و دوباره از سمت شی بازتابش می شود

• دریافت نور:

در سنسورهای آینه ای و دو طرفه ؛ نور توسط شی یا جسم قطع می شود و به گیرنده باز نمی گردد. اما در سنسور های یک طرفه نور از سطح خود جسم بازتابش می شود و گیرنده آن را دریافت می کند.

• تبدل نور به سیگنال:

آشکار ساز یا فتودیود ، نور دریافتی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند

• پردازش سیگنال :

مدار پردازش سیگنال این سیگنال دریافتی را پردازش و تقدیت می کند. این سیگنال با یک مقدار از قبل تعیین شده مقایسه می شود. اگر شدت نور از آستانه تعریف شده بالاتر باشد بدین معنی می باشد که جسم یا شی در مسیر فرستنده و گیرنده حضور دارد. اگر شدت نور از مقدار تعیین شده پایین تر باشد نشان دهنده عدم حضور شی است

• تولید خروجی :

در نهایت مدار خروجی ؛ سیگنالی الکتریکی تولید می کند که به طور معمول به یک سیستم کنترل بیرونی مانند رله یا پی ال سی متصل است تا عملیات مورد نظر انجام شود

 

انواع سنسورهای نوری صنعتی

اگرچه ممکن است مدل های خاصی از حسگرهای چشمی برای موقعیت های خاص وجود داشته باشد، اما این سنسورها به طور کلی به سه دسته کلی تقسیم می شوند.

 

سنسور نوری یک طرفه (Diffuse-reflective) :

در این سنسور ، فرستنده و گیرنده در یک دستگاه قرار دارند. زمانی که جسم در مقابل سنسور قرار بگیرد ، نور ساطع شده به جسم برخورد می کند و بخشی از نور را به گیرنده منعکس می کند. بازگشت نور به نوع  و ویژگی های آن جسم بستگی دارد . این نوع از سنسورها به دلیل  برد کوتاه و دقت کمتر ، از محبوبیت کمتری نسبت به سنسورهای نوری دیگر برخوردار هستند. سنسورهای نوری یک طرفه ارزان و نصب آن ها آسان هستند.

 

سنسور نوری آینه ای (Retro-reflective) :

این سنسور هم مانند سنسور نوری یک طرفه است با این تفاوت که در مقابل سنسور یک رفلکتور (آینه یا منشور) نصب می شود. زمانی که جسم در مقابل سنسور قرار می گیرد نور از فرستنده ساطع می شود ، به آینه برخورد می کند و با یک زاویه معین به گیرنده بازتابیده می شود. نوع و رنگ جسم در سنجش سنسور بی تاثیر است و نسبت به سنسور نوری یک طرفه برد بیشتری دارد . یکی از ویژگی های مهم این سنسورقابلیت استفاده از فیلتر پلاریزاسیون  (MSR) است.

سنسور نوری دو طرفه (Through-beam) :

در این سنسور ، فرستنده و گیرنده در دو دستگاه مجزا و روبروی هم نصب می شوند. زمانی که جسم بین فرستنده و گیرنده قرار بگیرد، نور ساطع شده ار فرستنده قطع شده و وضعیت خروجی سنسور تغییر می کند.  این سنسور ها بیشترین برد را نسبت به سسنورهای نوری یک طرفه و آینه ای دارد . این سنسور به دلیل وجود دو دستگاه و سیم کشی بیشتر ، هزینه ی بالاتری دارد . رنگ و نوع جسم تاثیری بر تشخیص سنسور ندارد. 

 

مزایای سنسورهای نوری

سنسورهای نوری چندین مزیت مهم نسبت به سنسورهای القایی و لمسی دارند:

• تشخیص بدون تماس فیزیکی :

این ویژگی سنسور نوری باعث می شود که سنسورها دچار اصطکاک و پارگی نشوند و دارای عمر طولانی تری باشند

• دقت بالا :

این سنسور ها قابلیت اندازه گیری دقیق حتی در تغییرات بسیار کوچک نور را دارند

• سرعت بالا:

قابلیت پاسخ سریع به تغییرات حتی کوچک

• ایمنی در فضاهای خاص:

بعضی از سنسورهای نوری در برابر تداخل الکترومعناطیسی مقاومند و قابلیت استفاده در محیط های خطرناک یا ولتاژ بالا را دارند.

 

 

کاربرد سنسورهای نوری در موارد مختلف

• اتوماسیون صنعتی: تشخیص حضور یا عدم حضور قطعات در خطوط تولید، شمارش محصولات، کنترل موقعیت و جهت اشیا.
• رباتیک: تشخیص موانع، هدایت ربات در مسیرهای مشخص، اندازه‌گیری فاصله از اجسام.
• سیستم‌های امنیتی: دزدگیرها و سیستم‌های تشخیص حرکت برای تشخیص ورود افراد به مناطق ممنوعه.
• سیستم‌های روشنایی: روشن و خاموش کردن خودکار چراغ‌های خیابان، پارک و ساختمان‌ها بر اساس میزان نور محیط.
• تجهیزات پزشکی: دستگاه‌های سنجش قند خون، دستگاه‌های تصویربرداری.
• صنایع خودروسازی: سیستم‌های روشنایی خودرو، کنترل نور ورودی به کابین.
• صنایع کشاورزی: سیستم‌های آبیاری خودکار، کنترل نور گلخانه‌ها.
• صنایع چاپ: تشخیص و کنترل رنگ و کیفیت چاپ.
• سیستم‌های کنترل تردد: گیت‌های ورودی، درب‌های آسانسور.

 

آیا می‌توان از سنسورهای نوری در محیط‌های خاص مانند داخل آب استفاده کرد؟

برخی از سنسورهای نوری برای محیط های خاصی مانند داخل آب طراحی شد ه است. این امکان با استفاده از سنسورهای فتوالکتریک فیبر نوری که اجزای الکتریک ندارند فراهم می شوند. قابل ذکر است که کاربرد این سسنورها محدود و نیازمند رعایت شرایط به خصوصی می باشد. این شرایط شامل درجه حفاظت مناسب (IP67) و تمیز نگه داشتن سطح سنسور برای جلوگیری از چسبیدن ذرات می باشد.

 

معرفی سنسور نوری بر اساس برند

سنسور چشمی آتونیکس :

آتونکس یک شرکت کره ای است که در سال 1977 در این کشور تاسیس شد. از آن سال تاکنون این شرکت همواره به گونه ای پیشرفت کرده است که امروزه به عنوان یکی از بهترین شرکت های تولید کننده انواع کنترلر، سنسور و ابزار اندازه گیری در دنیا شناخته می شود.

یکی از مهم ترین محصولات آتونیکس که بسیاری از افراد با آن آشنایی دارند، سنسورهای نوری این شرکت است. فتوالکتریک های آتونیکس در مدل های مختلفی تولید می شوند که به افراد حق انتخاب زیادی می دهند.

پیشنهاد مطالعه: راهنمای جامع سنسور های نوری سری BEN

 

 

سنسور فتوالکتریک امرون :

امرن یک شرکت ژاپنی معروف است که در سال 1933 در کیوتو ژاپن توسط کازوما تاتیشی تاسیس شد. امرن در تمام این سال ها با ارائه محصولات درجه یک و افزودن فناوری های جدید به دستگاه های خود توانسته جایگاه خوبی را در بین شرکت های بزرگ دنیا برای خود باز کند.

یکی از مهم ترین محصولات امرن سنسور نوری آن است. سنسور نوری یا فوتوالکتریک امرن در مدل های مختلفی تولید می شود تا نیازهای شرایط مختلف را برآورده کند. سنسور نوری باکیفیت امرن هر ساله در مقادیر زیادی در سراسر جهان فروخته می شود و به یک استاندارد جهانی تبدیل شده است، بنابراین هرکسی که قصد خرید یک سنسور فوتوالکتریک را دارد باید حتما آن را در نظر بگیرد.

 

 

 

 

سوالات متداول در مورد سنسورهای نوری

 

سنسور نوری چیست؟

سنسور نوری تجهیزی است که با استفاده از نور مادون قرمز برای تشخیص و تغییرات محیط استفاده می کند و شامل یک فرستنده و گیرنده است

 

سه دسته اصلی سنسورهای نوری را نام ببرید

سنسور نوری یک طرفه  سنسور نوری آینه ای یا رفلکتوری سنسور نوری دو طرفه

 

تفاوت اصلی بین سنسور نوری یک طرفه و دو طرفه در چیست؟

در سنسور یک طرفه ، فرستنده و گیرنده در یک دستگاه هستند و نور بازتابی از جسم است. در سنسورهای دو طرفه ، فرستنده و گیرنده در دو دستگاه مجزا هستند و قطع شدن نور به معنی حضور جسم است

 

سنسور رفلکتوری چگونه کار می کند؟

این سنسور با ارسال نور به سمت یک رفلکتور و دریافت نور بازتابی ؛ کار می کند

 

قابلیت MSR در سنسورهای نوری رفلکتوری به چه منظوری استفاده می شود؟

تابع MSR یا رد سطح آینه در سنسورهای رفلکتوری با استفاده از فبلترهای پلاریزاسیون به سنسور کمک می کند تا تنها نور بازتاب شده از رفلکتور را دریافت کند و اشیا آینه ای یا بازتابنده را تشخیص دهد.

 

نتیجه گیری

سنسورهای نوری با قابلیت بی نظیر خود در تبدیل نور به داده های قابل فهم الکترونیکی ، نقش اساسی در دنیای امروزی ایفا می کنند. این ابزارهای هوشمند با استفاده از نور به عنوان واسطی برای ارتباط با محیط ، قابلیت شناسایی بدون تماس ، موقعیت و حتی ویژگی های خاص اشیا را فراهم می سازند. با توجه به این تعاریف، سنسورهای نوری تنها ابزارهای کلیدی برای ارتقای کارایی، ایمنی و دقت در فرآیندهای صنعتی به شمار می آیند.

 

 

جهت خرید سنسور نوری و استعلام قیمت از طریق لینک زیر با کارشناسان فروش در ارتباط باشید.