چشم اندازی از تکنولوژی نور | راهنمایی برای انتخاب سنسور نوری

یکی از پرکاربردترین سنسورهای صنعتی سنسور فوتوالکتریک است. سنسور نوری (Photo Electric Sensors) توانایی تشخیص جنبه های فیزیکی مختلف مانند تشخیص از راه دور و وجود یا عدم وجود یک جسم را دارند از همین جهت، از سنسورهای فوتوالکتریک نور مادون قرمز یا نور لیزر استفاده می کنند، بنابراین به آنها حسگر نوری نیز می گویند.

این سنسورها هم در محیط های کوچک و ارزان وهم در محیط های بسیار مهم و گران قیمت مورد استفاده قرار می گیرند و در تمامی این موارد باید بتوانند آنچه را که از آنها خواسته می شود انجام دهند و ایمنی کار را افزایش دهند.

سنسور فوتوالکتریک دارای فرستنده و گیرنده نوری است، هنگامی که جسمی بین این دو قرار می گیرد گیرنده این تغییر در نور ورودی را تشخیص داده و آن را به صورت الکتریکی خروجی می دهد البته در تولید بسیاری از سنسورهای نوری از نور مادون قرمز با طول موج ۸۸۰ میلی متر استفاده می شود، دلیل آن این است که نور مادون قرمز کمتر با نور محیط تداخل پیدا می کند و فاصله سوئیچ سنسور افزایش می یابد یک پتانسیومتر روی سنسور نوری برای تنظیم حساسیت سنسور قرار داده شده است.

معرفی سنسور نوری بر اساس برند

سنسور چشمی آتونیکس :

آتونکس یک شرکت کره ای است که در سال ۱۹۷۷ 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.

سنسور نوری میکرودتکتور :

میکرودتکتور یک شرکت ایتالیایی شناخته شده در زمینه تولید محصولات اتوماسیون صنعتی به ویژه سنسورها می باشد. پائولو لورای و همسرش این شرکت را در سال ۱۹۷۱ تأسیس کردند و از آن زمان به تولید محصولات صنعتی ادامه دادند. امروزه، این شرکت با سرمایه گذاری قابل توجه در تحقیق و توسعه همچنان در تولید حسگر پیشرو است.

سنسور فتوالکتریک امرون :

امرن یک شرکت ژاپنی معروف است که در سال ۱۹۳۳ 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.

سنسورهای امرن را می توان در صنایع مختلفی مانند پزشکی، الکترونیک و نیمه هادی ها، صنایع خودروسازی، صنایع غذایی، ماشین آلات و رباتیک، صنایع شیمیایی، صنایع خط تولید نساجی، نوار نقاله های صنعتی، ماشین آلات ریخته گری و فرآوری چوب، در صنعت لاستیک و  پلاستیک استفاده کرد. 

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 آینه ای (Retro-reflective) :

سنسور نوری آینه ای یا سنسور نوری رفکتوری یکی از سنسورهای نوری اصلی است که در آن قسمت های فرستنده و گیرنده نزدیک به یکدیگر هستند. اما یک (آینه یا منشور) در جلوی سنسور تعبیه شده است. فرستنده یک پرتو نوری ساطع می کند که پس از برخورد به آینه، با زاویه خاصی به گیرنده برمی گردد و گیرنده آن را می خواند.

سنسور نوری رفکتوری به طور گسترده در اتوماسیون کارخانه استفاده می شود زیرا هم قدرت تشخیص و هم دقت بالایی دارد و مقرون به صرفه است. در نتیجه، مزایای سنسور نوری آینه ای قابلیت تشخیص خوب آن در برد، توانایی آن در بهره مندی از فیلتر قطبی (MSR) و هزینه مناسب آن است.

فیلترهای قطبی که امروزه در اکثر سنسورهای نوری بازتابنده استفاده می شود ایمنی را افزایش داده و خطاهای ناشی از انعکاس نور از اجسام روشن را از بین می برند.

سنسور نوری یک طرفه (Diffuse-reflective) :

در یک سنسور نوری یک طرفه، فرستنده و گیرنده در یک قسمت قرار دارند. نحوه کار این سنسور به این صورت است که فرستنده همیشه نور ساطع می کند، هنگامی که نور به مانعی برخورد می کند، مقداری از این نور به گیرنده داخل سنسور برگشته و در نتیجه سنسور آن را تشخیص می دهد.

با توجه به ویژگی های این سنسور، بیشتر در مواقعی که نصب گیرنده سخت باشد یا دقت بالایی برای کارکرد لازم نیست، استفاده می شود. زیرا این سنسور اشیا را به راحتی تشخیص می دهد.

از مزایای اصلی این سنسور یک تکه بودن، ارزان بودن و نصب و استفاده آسان است. اما از طرف دیگر دارای معایبی مانند محدوده تشخیص کم و خطا در تشخیص برخی رنگ های بیش از حد سیاه یا بیش از حد سفید است. به طور کلی، این سنسور نسبت به دو مدل دیگر دقت کمتری دارد.

سنسور نوری دو طرفه (Through-beam) :

در سنسور نوری دو طرفه، گیرنده و فرستنده از یکدیگر جدا شده و در دو قسمت مجزا قرار می گیرند در این نوع سنسور فوتوالکتریک، گیرنده و فرستنده رو به روی یکدیگر هستند، بنابراین پرتو نور مستقیماً از فرستنده به گیرنده می رسد. در این حالت اگر مانعی بین فرستنده و گیرنده وجود داشته باشد، سنسور مانع را تشخیص می دهد. این سنسور به دلیل دقت بالا و قابلیت سنجش از دور در کاربردهای مختلف اتوماسیون کاربرد فراوانی دارد.

از جمله مزایای این سنسور، علاوه بر قابلیت تشخیص مسافت های طولانی و دقت بالا، می توان در مورد همه چیز حتی بدیهی ترین موارد صحبت کرد. و یکی از معایب آن سخت بودن نصب، نیاز به دو کابل مجزا و در نتیجه بالا بودن قیمت اشاره کرد.

سنسور نوری دو طرفه دارای فاصله سوئیچینگ طولانی بین سنسورهای نوری است که در برخی موارد به ۱۰۰ متر یا بیشتر می رسد.

مزایای سنسورهای نوری

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

• این حسگرها جنسیت مستقل از اجسام مختلف دارند و می توانند اشیاء را با هر جنسی تشخیص دهند.
• این سنسورها فاصله کاری طولانی تری دارند و می توانند اجسام را در فواصل بیشتر تشخیص دهند.
• سنسورهای فوتوالکتریک عمر طولانی تری دارند و دیرتر از کار می افتند.
• این سنسورها سرعت پاسخگویی بالاتری دارند.

بخش های مختلف سنسور چشمی یا (حسگرنوری)

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

• اندیکاتورها
• کلید روشن خاموش
• تنظیم کننده ی حسگر
• 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.

کاربرد سنسورهای نوری در موارد مختلف

1. جهت یافتن قطعات برای برش
2. تعیین حضور افراد در محیط های مختلف
3. استفاده در آسانسور برای تشخیص کابین
4. جهت یافتن مکان دقیق وسایل نقلیه مختلف
5. تشخیص اجسام کوچک در محیط های صنعتی
6. جهت شناسایی پالت های خطوط تولید کشاورزی
7. جهت جلوگیری از پیچش منسوجات در خط تولید
8. استفاده برای تشخیص قطعات در کارخانه های صنعتی
9. جهت شناسایی انواع محصولات در اتوماسیون مواد غذایی
10. در حمل و نقل صنعتی برای هشدار در صورت وجود مشکل
11. در صنایع الکترونیک و نیمه هادی برای به دست آوردن لایه های شیشه ای استفاده می شود.

ویژگی‌های سنسور نوری

۱. حساسیت: قابلیت تشخیص حتی تغییرات نور کمترین.
۲. دقت: توانایی اندازه‌گیری دقیق در سطوح نور مختلف.
۳. پاسخ‌دهی سریع: قابلیت واکنش به سرعت در مقابل تغییرات نوری.
۴. دامنه‌ی دینامیکی: توانایی اندازه‌گیری از سطوح نوری کم تا بالا.
۵. خطی بودن: توانایی تولید خروجی خطی با تغییرات ورودی.
۶. دمای کاری: محدوده دمایی که سنسور نوری عملکرد بهینه دارد.
۷. پایداری: توانایی حفظ دقت و عملکرد در طول زمان.
۸. توان مصرفی: مصرف انرژی کمتر برای عملکرد بهینه.
۹. سایز و اندازه: ابعاد کوچک و طراحی مناسب برای اندازه‌گیری‌های دقیق.
۱۰. مقاومت در برابر شرایط محیطی: مقاومت در برابر رطوبت، گرد و غبار و شرایط محیطی دیگر.

سخن آخر

با استفاده از کابل های فیبر نوری می توان نور ارسال کننده و دریافت کننده سنسورهای نوری را کنترل کرد در واقع نور ساطع شده از فرستنده سنسور را می توان از طریق یک کابل نوری به نقاط مورد نظر هدایت کرد، سنسورهای نوری با کابل فیبر نوری در بسیاری از محیط ها استفاده می شوند، اما کاربرد اصلی آنها در محیط هایی است که خطر آتش سوزی و انفجار وجود دارد.

اگر شما هم تجربه خرید سنسور نوری را دارید می توانید از طریق همین مقاله در قسمت دیدگاه ها برای ما به اشتراک بگذارید، جهت خرید و استعلام قیمت از طریق لینک زیر با ما در ارتباط باشید.

پیشنهاد مطالعه: راهنمای جامع سنسور های نوری سری BEN