سنسورهای فتوالکتریک

سنسورهای فتوالکتریک

سنسور فتوالکتریک

سنسور فتوالکتریک، نوع دیگری از ابزارهای تشخیص موقعیّت می باشند. این سنسور از پرتوی نور مادوله شده  استفاده می کند. این پرتو توسّط شیء یا منعکس شده و یا قطع می گردد.

تئوری عملکرد سنسور فتو الکتریک

شاید کاربرد این سنسور را در تشخیص حضور افراد در مغازه ها را دیده باشید. این سنسور شامل منبع انتشار نور، یک گیرنده برای کشف نور ارسالی و  مدارات الکترونیکی برای تقویت سیگنال کشف شده  جهت راه اندازی مدارات کنترلی می باشد.

ضریب  تقویت

هوای  محیطی که سنسور در آنجا نصب می شود (مخصوصاً محیط های صنعتی)، ممکن است  حاوی گرد و خاک، دود و  رطوبت باشد. در این شرایط سنسور نیاز به تشعشع نور بیشتر دارد . هوای محیط را به شش گروه آلودگی پاک، سبک، پایین، متوسط، بالا و بسیار زیاد تقسیم می نمایند.

در هوای پاک ضریب تقویت ،برابر با یک یا بالاتر از یک انتخاب میشود. در محیطی که گیرنده قادر به دریافت ۵۰% از نور منتشر شده باشد حدّاقل ضریب دو برای کار مناسب سنسور کافی می باشد.

تکنیکِ اسکن، روشی است که برای ردیابی شیئ به کار گرفته می شود.

بهترین روش ردیابی بستگی به نوع شیئ دارد.چرا که بعضی اشیاء کدر و بسیار شفّاف هستند. بعضی اوقات ردیابی رنگ احتیاج است.

تشخیص فاصله نیز عاملی در روش اسکن می باشد. بعضی روش ها برای فواصل دور و برخی برای فواصل کوتاه مفیدتر هستند.

روش های اسکن عبارتند از:

پرتوی کامل – بازتابی-  انتشار

اسکن به روش پرتوی کامل

این روش احتیاج به یک فرستنده ویک گیرنده مجزّا دارد. وقتی شیء، مسیر نور را مسدود کند، باعث تغییر حالت خروجی سنسور می شود. اگر شیء دیگر در مسیر نور نباشد، خروجی به حالت اوّل خود برمی گردد. این روش برای اجسام کدر و منعکس کننده(مثل فلزّات) مناسب است.ولی اجسام شفّاف را تشخیص نمی دهد. ضریب تقویت بالا، امکان استفاده این روش در محیط های آلوده را فراهم می کند. روش  بازتابی

در این روش، فرستنده و گیرنده ، یک جا هستند. نور فرستنده در یک خط مستقیم منتشر شده و به گیرنده باز می گردد. وقتی شیء، مسیر نور را مسدود کند، باعث تغییر حالت خروجی سنسور می شود. اگر شیء دیگر در مسیر نور نباشد، خروجی به حالت اوّل خود برمی گردد. ماکزیمم محدوده کار این روش، ده و نیم متر می باشد. تشخیص  اجسام برّاق با روش بازتابی

بازتاباننده به شکل های دایره ای، چهارگوش یا نواری بوده و در اندازه های مختلف ساخته می شوند. بازتاباننده را باید جداگانه سفارش داد. تشخیص  اجسام برّاق با روش بازتابی

سنسورهای بازتابی قادر به تشخیص اجسام برّاق نیستند. اجسام برّاق به جای جذب نور آنرا انعکاس می دهند. در این حالت سنسور فرق نور بازتابیده شده از جسم برّاق  و بازتاباننده خودش را تشخیص نمی دهد. روش بازتابی پلاریزه

با قرار دادن یک پلاریزه کننده، مشکل تشخیص اجسام برّاق حل می شود.

روش انتشار

در این روش نیز فرستنده و گیرنده، یک جا هستند. نور منتشر شده از فرستنده به شیء برخورد کرده و در تمام زوایا  بازتاب می شود. اگر سنسور نور بازتاب شده کافی دریافت کند، خروجی خود را تغییر می دهد. در این روش سنسور و شیء به طور عمود به هم قرار می گیرند بعضی از سنسورهای فتوالکترونیک دارای دو عملکرد می‌باشند: عملکرد روشن (Light) و عملکرد تاریک (Dark). در عملکرد روشن سنسور زمانی عمل می‌کند که گیرنده سیگنالی دریافت کند (N.O) و در عملکرد تاریک زمانی عمل می‌کند که گیرنده سیگنالی دریافت نکند (N.C). خروجی یک سنسور فتوالکتریک پس از فعال شدن، می‌تواند دو حالت داشته باشد. می‌تواند یک ولتاژ مثبت تولید کند (Source) که به آن نوع PNP می گویند یا می‌تواند ولتاژ منفی داشته باشد (Sink) که به آن نوع NPN می‌گویند. در حالت npn خروجی ممکن است به زمین نیز وصل شود.

کاربردهایی از سنسور فتوالکتریک