سنسور نوری چیست؟

سنسورهای نوری برای تشخیص اجسام در صنعت بکار میروند. این سنسورها را فتوالکتریک یا فوتوالکتریک نیز می نامند. مکانیزم عملکرد این حسگرها ارسال نور است.

در بازار آنها را با عنوان چشم الکتریکی نیز می شناسند..

سنسورهای نوری به سه دسته مطابق زیر تقسیم بندی می شوند :

I : یكطرفه Diffuse

II : رفلكتوری Retroreflective

III : دو طرفه  Through – beam

سنسورنوری یک طرفه

در این نوع سنسورها بخش فرستنده و گیرنده در كنار یكدیگر و در داخل یك كیس قرار دارند. نور ارسال شده توسط فرستنده بصورت مستقیم در محیط پخش می شوند و اگر به مانعی برخورد كند به صورت  مستقیم و غیر مستقیم منعکس می شود که میزان انعکاس این نور بستگی به رنگ,نوع سطح ,حجم و زاویه مانع دارد.

انعکاس سطوح روشن و صیقلی بیش از سطوح  تیره و غیر سیقلی بوده ;نور انعکاس  یافته توسط گیرنده این سنسور دریافت و در صورتی که میزان این نور به حد کافی باشد خروجی تغییر وضعیت می دهد.دقت شود که فاصله سویچینگ این نوع سنسور بستگی به میزان انعکاس نور مدوله شده دارد لذا سطوح روشن و صیقلی از فاصله دوری قابل تشخیص می باشند.

فاصله سویچینگ این سنسور بر اساس مقوای سفید با سطح صاف بیان می شود و برای محاسبه فاصله سویچینگ برای سایر اجسام  می توان از ضریب تصحیح استفاده کرد.

 

همان طور که بیان شد رنگ اجسام در تشخیص آن ها بسیار مؤثر می باشد ,به طور کلی سنسور های نوری یک طرفه قادر به تشخیص این اجسام روشن با سطح باز تابش صیقلی مانند اجسام  زیر می باشند:

• مقوا با رنگ های روشن
• پارچه با رنگ های روشن
• شیشه های روشن
• پلاستیک های روشن

دقت شود که این نوع سنسور قادر به تشخیص پلاستیک های مات سیاه ,لاستیک های سیاه و پارچه های تیره نمی باشد و برای تشخیص این اجسام می توان از دو نوع  دیگر سنسور نوری (رفلکتوری و دو طرفه ) استفاده کرد ,البته این اجسام را می توان توسط سنسور های خازنی و آولتراسونیک تشخیص داد.

برای نصب سنسور های یک طرفه می بایست  دقت شود  که زمینه پشت سنسور را جذب یا منحرف کند تا در صورتی که مانعی روبروی سنسور وجود نداشت ,نور منعکس شده به سنسور  باعث فعال شدن سنسور نشود.سنسور نوری یک طرفه کمترین فاصل سویچینگ را در بین انواع سنسور نوری دارد البته این فاصله نسبت به فاصله سویچینگ سنسور های القایی و خازنی  بسیار بیشتر است,فاصله سویچینگ برای سنسور های نوری یک طرفه در حدود 2mمی باشد .

کاربردهای رایج سنسور نوری یک طرفه شامل موارد زیر است:

الف)کنترل وضعیت قطعه کار بر روی نوار نقاله .دقت شود که در این کاربرد می بایست پتانسیومتر حساسیت سنسور را طوری تنظیم کرد که فقط قطعات با وضعیت صحیح راتشخیص دهد.

ب)کنترل شکل و موقعیت قطعه کار

رفلكتوری Retroreflective

سنسور نوری رفلکتوری بر اساس نور مدوله شده و دریافت انعکاس این نور از رفلکتور عمل می کند.در این سنسور بخش فرستنده وگیرنده  در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب می شوند و نور مدوله شده در فضا منتشر می شود ,در روبروی سنسور یک رفلکتور نصب می گردد  و با برخورد این نور به رفلکتور نور تحت زاویه ای معین به صورت یک خط مستقیم به سمت گیرنده سنسور انعکاس داده می شود,در صورتی که یک مانع در مسیر انعکاس این نور قرار گیرد ,دیگر امکان دریافت این نور توسط گیرنده فراهم نیست در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.

سنسور نوری رفلکتوری فاصله سویچینگ  بیشتری نسبت به سنسور نوری یک طرفه دارد اما فاصله سویچینگ آن کمتر از سنسور نوری دو طرفه می باشد ;به طور معمول فاصله سویچینگ این سنسور حدود ۱۰m می باشد.

کاربردهای رایج سنسور نوری رفلکتوری شامل موارد زیر است:

الف)شمارش قطعات عبوری از روی نوار نقاله ,در این کاربرد فقط نیاز به نصب رفلکتور در یک طرف نوار نقاله می باشد ونیازی به کابل کشی در سمتی که رفلکتور نصب شده نمی باشد و امکان شمارش اجسام مات وسیاه نیز با استفاده از این نوع سنسور وجود دارد.

ب)کنترل میزان شل شدن  پارچه یا ورق توسط چند سنسور نوری رفلکتوری ,دقت شود که استفاده از این نوع سنسور فقط برای کنترل حرکت پارچه یا ورق های تیره امکان پذیر می باشد.

دو طرفه Through – beam

سنسور نوری دوطرفه یکی از پرکاربرد ترین سنسورهای مورد استفاده در صنایع  و سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال می باشد. این سنسور از یک فرستنده و یک گیرنده مستقل تشکیل شده که به صورت مجزا و روبروی همدیگر متصل می شوند. عملکرد آنها بر اساس ارسال امواج مادون قرمز مدوله شده از فرستنده و دریافت این امواج توسط گیرنده می باشد. درصورتی‌که بین فرستنده و گیرنده تنها یک اشعه ارسال شود، قرار گرفتن یک مانع کوچک در مسیر اشعه موجب فعال شدن سیگنال آلارم می‌شود. از همین خصوصیت می توان جهت تشخیص وجود موانع، اشیاء ، شمارش محصولات، کنترل خط تولید و . . . استفاده نمود.فاصله سویچینگ این سنسور در برخی موارد به بیش از ۱۰۰m نیز می رسد.

کاربردهای رایج سنسور نوری دوطرفه  شامل مواردزیر است:

۱ – در محیط هایی که لازم است فاصله زیادی تحت کنترل باشد مانند درب پارکینگ ها، گاراژها، کارواشها و . . .

۲ – در محیط هایی که از لحاظ دمایی حضور فیزیکی ممکن نیست مانند کارخانجات و صنایعی که در دمای بالای ۵۰ درجه فعالیت می کنند

۳ – در محیط هایی که نیاز است چند سنسور بدون اینکه روی عملکرد یکدیگر تداخل ایجاد کنند همزمان کار کنند مانند گیت های کنترل تردد، درب های آسانسور و . . .

۴ – در محیط هایی که تضعیف زیاد است یا از لحاظ شرایط محیطی آلودگی هوا زیاد است مانند کارخانجات مواد شیمیایی، قرارداشتن چند عدد شیشه یا  پلکسی بین فرستنده و گیرنده و . . .

۵ – محیط هایی که حضور فیزیکی فرد خطرآفرین است  یا به علت ازدحام جمعیت ممکن نیست مانند ورودی درب اتوبوسها و متروها، اعلام زمان ورود  مترو یا اتوبوس به ایستگاه، درب آسانسورها، ورودی مراکز تجاری و مغازه ها  ورودی پله برقی ها و . . .

چرا سنسور نوری دو طرفه،انتخاب اول  صنایع مختلف می باشد؟

فاصله تشخیص بالا، مصرف توان پایین، نویز پذیری حداقل، دارابودن پارامترها و ویژگیهای مختلف جهت استفاده آسانتر در محیط های مختلف و قابلیت کار در محیطهای با دمای بالا تنها بخشی از ویژگیهای این نوع سنسور نوری می باشد که انتخاب آن را در اولویت اول قرار می دهد. از سوی دیگر به دلیل استفاده از اشعه ماورای بنفش به عنوان سیگنال فرستنده که نامرئی بوده و از درجه حفاظتی بالایی برخورداراست، در صنایع و مراکزی که در سطح بالایی از لحاظ امنیتی و حفاظتی  فعالیت میکنند، این سنسور بی رقیب خواهد بود.

سنسورهای نوری به لحاظ شیوه عملكرد به دو نوع Light on  و Dark on تقسیم بندی می شوند.

Light on : در حالت عادی كه مانعی مقابل سنسور وجود ندارد خروجی سنسور غیر فعال است و در صورت عملكرد سنسور خروجی از حالت غیر فعال به فعال تغییر می یابد (خروجی N.O )

Dark on : در حالت عادی كه مانعی مقابل سنسور وجود ندارد خروجی سنسور فعال است و در صورت عملكرد سنسور خروجی از حالت فعال به غیر فعال تغییر می یابد. (خروجی N.C )

سنسور های نوری همراه با کابل فیبر نوری 

 می توان با استفاده از کابل های فیبر نوری نور فرستنده و گیرنده سنسور های نوری را کنترل کرد در واقع می توان نور منتشر شده توسط بخش فرستنده سنسور را با استفاده از کابل فیبر نوری به نقاط دلخواه هدایت کرد .سنسور های نوری همراه با کابل فیبر نوری در بسیاری از محیط ها مورد استفاده قرار می گیرد اما کاربرد اصلی آن ها در محیط ای که خطر انفجار وجود دارد می باشد ,همچنین با استفاده از کابل فیبر نوری این امکان وجود دارد که از سنسور یک طرفه مانند سنسور دو طرفه استفاده کرد.

مزایای استفاده از سنسور با کابل فیبر نوری:

تشخیص قطعات در محیط هایی با دسترسی محدود

امکان نصب بدنه سنسور دور از محیط های خطرناک مانند آب ,گرما,تشعشع واحتمال انفجار

امکان تشخیص قطعات کوچک با دقت بالا

تشخیص قطعات متحرک

امکان استفاده از سنسور یک طرفه شبیه سنسور دو طرفه

کاربردهای رایج سنسور نوری دوطرفه همراه کابل فیبر نوری  شامل مواردزیر است:

الف)تشخیص قطعات کوچک (مانند مقاومت)با استفاده از سنسور نوری یک طرفه با کابل فیبر نوری

ب)تشخیص رزوه پیچ

سنسور نوری دوطرفه آینه دار NPN هانیانگ PR-M2NC