Optiline andur muudab valguskiired elektrooniliseks signaaliks. Optilise anduri eesmärk on mõõta valguse füüsikalist suurust ja teisendada see vastavalt anduri tüübile integreeritud mõõteseadme abil loetavaks vormiks. Optiline Kasutatakse andureid osade kontaktivabaks tuvastamiseks, loendamiseks või positsioneerimiseks. Optilised andurid võivad olla kas sisemised või välised. Välised andurid koguvad ja edastavad vajaliku koguse valgust, samas kui sisemisi andureid kasutatakse kõige sagedamini kurvide ja muude väikeste suunamuutuste mõõtmiseks.
Erinevate optiliste andurite abil on võimalik mõõta mõõtmeid: temperatuur, vedeliku kiirus, rõhk, nihe (asend), vibratsioon, keemilised liigid, jõu kiirgus, pH-väärtus, pinge, akustiline väli ja elektriväli
Optiliste andurite tüübid
Seal on erinevaid optilisi andureid, kõige tavalisemaid tüüpe, mida oleme allpool toodud reaalsetes rakendustes kasutanud.
- Fotojuhtivad seadmed, mida kasutatakse takistuse mõõtmiseks, muutes langeva valguse muutuse takistuse muutuseks.
- Fotogalvaaniline element (päikesepatarei) muundab langeva valguse hulga väljundpingeks.
- Fotodioodid teisendada langeva valguse hulk väljundvooluks.
Fototransistorid on teatud tüüpi bipolaarsed transistorid, kus aluse ja kollektori ristmik on valguse käes. Selle tulemuseks on fotodioodi sama käitumine, kuid sisemise võimendusega.
Tööpõhimõte on valguse edastamine ja vastuvõtmine optilises anduris, tuvastatav objekt peegeldab või katkestab valguskiir, mille saadab välja diood . Sõltuvalt seadme tüübist hinnatakse valgusvihu katkemist või peegeldumist. See võimaldab objekte tuvastada materjalist, millest need on ehitatud (puit, metall, plast või muu). Spetsiaalsed seadmed võimaldavad tuvastada isegi läbipaistvaid objekte või neid, millel on erinev värv või variatsioon. Erinevat tüüpi optilised andurid, nagu allpool selgitatud.
Erinevat tüüpi optilised andurid
Läbikiiruse andurid
Süsteem koosneb kahest eraldi komponendist, mille saatja ja vastuvõtja on üksteise vastas. Saatja projitseerib vastuvõtjale valgusvihu. Valguskiire katkestust tõlgendab vastuvõtja lülitussignaalina. Pole tähtis, kus katkestus toimub.
Eelis: Saab saavutada suuri töökaugusi ja tuvastamine ei sõltu objekti pinna struktuurist, värvist ega peegelduvusest.
Kõrge töökindluse tagamiseks tuleb tagada, et objekt on piisavalt suur, et valgusvihk täielikult katkestada.
Helkurandurid
Saatja ja vastuvõtja asuvad mõlemad ühes majas, läbi helkuri suunatakse kiiratud valgusvihk vastuvõtjale tagasi. Valgusvihu katkestamine käivitab ümberlülitamise. Katkestuse tekkimise koht ei oma tähtsust.
Eelis: Peegelduvad andurid võimaldavad lülituspunktidega suuri töökaugusi, mis on täpselt taasesitatavad ja nõuavad vähe paigaldusjõude. Kõik valgusvihku katkestavad objektid tuvastatakse täpselt, sõltumata nende pinna struktuurist või värvist.
Hajutatud peegeldusandurid
Nii saatja kui ka vastuvõtja on ühes korpuses. Edastatud valgust peegeldab tuvastatav objekt.
Eelis: Hajutatud valgustugevus vastuvõtjal toimib lülitamise tingimusena. Sõltumata tundlikkuse seadistusest peegeldab tagumine osa alati paremini kui esiosa. See toob kaasa eksliku ümberlülitamise tagajärje.
Erinevad valgusallikad optiliste andurite jaoks
Seal on palju valgusallika tüübid s. Esimesed valgusallikad, mida optika uurimisel kasutati, oli päike ja tõrvikutule leegid. Tegelikult annab teatud (väljunud) ainest (nt joodi, kloori ja elavhõbeda ioone) tulev valgus ikkagi optilise spektri tugipunktid. Optilise side üks põhikomponente on ühevärviline valgusallikas. Optilises sides peavad valgusallikad olema ühevärvilised, kompaktsed ja pikaajalised. Siin on kaks erinevat valgusallika tüüpi.
1. LED (valgusdiood)
Elektroonide rekombinatsiooniprotsessi käigus, millel on augud n-legeeritud ja p-dopeeritud pooljuhtide ristmikel, vabaneb energia valguse kujul. Ergutamine toimub välise pinge rakendamisega ja võib toimuda rekombinatsioon või seda võib stimuleerida teise footonina. See hõlbustab sidumist LED valgus optilise seadmega.
LED on p-n pooljuhtseade, mis kiirgab valgust, kui selle kahele klemmile rakendatakse pinget
2. LASER (valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse abil)
Laser luuakse siis, kui spetsiaalsetes klaasides, kristallides või gaasides olevate aatomite elektronid neelavad energiat ergastatud elektrivoolust. Erutatud elektronid liiguvad madalama energiaga orbiidilt suurema energiaga orbiidile aatomi tuuma ümber. Kui nad naasevad oma normaalsesse või põhiseisundisse, viib see elektronide kiirgamiseni footoneid (valguse osakesi). Need footonid on kõik samal lainepikkusel ja koherentsed. Tavaline nähtav valgus koosneb mitmest lainepikkusest ja ei ole koherentne.
LASARi valguse kiirguse protsess
Optiliste andurite rakendused
Nende optiliste andurite kasutusala on arvutitest liikumisanduriteni. Optiliste andurite tõhusaks toimimiseks peavad need olema rakenduse jaoks õige tüüp, nii et nad säilitaksid tundlikkuse mõõdetud omaduste suhtes. Optilised andurid on paljude tavaliste seadmete, sealhulgas arvutite, koopiamasinate (xerox) ja valgustusseadmete, mis pimedas automaatselt sisse lülituvad, lahutamatud osad. Mõned levinumad rakendused hõlmavad alarmsüsteeme, fotovälkude sünkroonimist ja süsteeme, mis suudavad tuvastada objektide olemasolu.
Ümbritseva valguse andurid
enamasti oleme seda andurit näinud oma mobiiltelefonides. See pikendab aku kasutusaega ja võimaldab hõlpsasti kuvatavaid ekraane, mis on keskkonnale optimeeritud.
Ümbritseva valguse andurid
Biomeditsiinilised rakendused
optilistel anduritel on biomeditsiinivaldkonnas tugevad rakendused. Mõned näited Hingamise analüüs timmitava dioodlaseriga, Optilised pulsikellad optiline pulsikell mõõdab teie pulssi valguse abil. Läbi naha paistab valgusdiood ja optiline andur uurib tagasi peegelduvat valgust. Kuna veri neelab rohkem valgust, võib valguse taseme kõikumisi tõlgendada südame löögisagedusena. Seda protsessi nimetatakse fotopletismograafiaks.
Optilise anduri baasil vedeliku taseme indikaator
Optilise anduri baasil Vedeliku taseme indikaator koosnevad kahest põhiosast, infrapuna-LED koos valgustransistoriga ja läbipaistvast prismaotsast ees. LED projitseerib infrapunavalgust väljapoole, kui anduri otsa ümbritseb õhk, reageerib valgus enne otsa, kui tagasi transistorile naaseb. Kui andur on vedelikku kastetud, hajub valgus kogu ulatuses ja vähem tagasi transistori. Transistori peegeldunud valguse hulk mõjutab väljundtasemeid, muutes punktitaseme tajumise võimalikuks
Optiline nivooandur
Kas teil on optilise anduri põhiteave? Mõistame, et ülaltoodud teave selgitab optiliste andurite kontseptsiooni põhitõdesid seotud piltide ja erinevate reaalajas rakendustega. Lisaks sellele on selle kontseptsiooni osas kahtlusi või anduripõhiste projektide elluviimiseks , esitage palun oma soovitused ja kommentaarid selle artikli kohta, mille saate kirjutada allpool olevasse kommentaaride jaotisesse. Siin on teile küsimus, millised on optilise anduri erinevad valgusallikad?
