Un sensor óptico convierte los rayos de luz en una señal electrónica. El propósito de un sensor óptico es medir una cantidad física de luz y, según el tipo de sensor, luego la traduce a una forma legible por un dispositivo de medición integrado. Óptico Se utilizan sensores para detección, recuento o posicionamiento de piezas sin contacto. Los sensores ópticos pueden ser internos o externos. Los sensores externos recogen y transmiten una cantidad de luz requerida, mientras que los sensores internos se utilizan con mayor frecuencia para medir las curvas y otros pequeños cambios de dirección.
Los mensurandos posibles por diferentes sensores ópticos son temperatura, velocidad, nivel de líquido, presión, desplazamiento (posición), vibraciones, especies químicas, radiación de fuerza, valor de pH, deformación, campo acústico y campo eléctrico.
Tipos de sensores ópticos
Existen diferentes tipos de sensores ópticos, los tipos más comunes que hemos estado usando en nuestras aplicaciones del mundo real como se indica a continuación.
- Dispositivos fotoconductores utilizados para medir la resistencia al convertir un cambio de luz incidente en un cambio de resistencia.
- La celda fotovoltaica (celda solar) convierte una cantidad de luz incidente en un voltaje de salida.
- Los fotodiodos convertir una cantidad de luz incidente en una corriente de salida.
Los fototransistores son un tipo de transistor bipolar donde la unión base-colector está expuesta a la luz. Esto da como resultado el mismo comportamiento de un fotodiodo, pero con una ganancia interna.
El principio de funcionamiento es la transmisión y recepción de luz en un sensor óptico, el objeto a detectar refleja o interrumpe un haz de luz enviado por un diodo emisor . Dependiendo del tipo de dispositivo, se evalúa la interrupción o reflexión del haz de luz. Esto permite detectar objetos independientemente del material con el que están construidos (madera, metal, plástico u otro). Los dispositivos especiales permiten incluso la detección de objetos transparentes o con diferentes colores o variaciones de contraste. Diferentes tipos de sensores ópticos como se explica a continuación.
Diferentes tipos de sensores ópticos
Sensores de barrera
El sistema consta de dos componentes separados, el transmisor y el receptor se colocan uno frente al otro. El transmisor proyecta un haz de luz sobre el receptor. Una interrupción del haz de luz es interpretada por el receptor como una señal de conmutación. Es irrelevante dónde ocurre la interrupción.
Ventaja: Se pueden lograr grandes distancias de operación y el reconocimiento es independiente de la estructura, el color o la reflectividad de la superficie del objeto.
Para garantizar una alta confiabilidad operativa, debe asegurarse que el objeto sea lo suficientemente grande como para interrumpir el haz de luz por completo.
Sensores retrorreflectantes
El transmisor y el receptor están en la misma casa, a través de un reflector, el haz de luz emitido se dirige de regreso al receptor. Una interrupción del haz de luz inicia una operación de conmutación. El lugar donde se produce la interrupción no tiene importancia.
Ventaja: Los sensores retrorreflectantes permiten grandes distancias de operación con puntos de conmutación, que son exactamente reproducibles y requieren poco esfuerzo de montaje. Todos los objetos que interrumpen el haz de luz se detectan con precisión independientemente de su estructura de superficie o color.
Sensores de reflexión difusa
Tanto el transmisor como el receptor están en una carcasa. La luz transmitida es reflejada por el objeto a detectar.
Ventaja: La intensidad de la luz difusa en el receptor sirve como condición de conmutación. Independientemente del ajuste de sensibilidad, la parte trasera siempre refleja mejor que la parte delantera. Esto conduce a la consecuencia de operaciones de conmutación erróneas.
Diferentes fuentes de luz para sensores ópticos
Hay muchos tipos de fuente de luz s. El sol y la luz de las antorchas encendidas fueron las primeras fuentes de luz utilizadas para estudiar la óptica. De hecho, la luz que proviene de cierta materia (que sale) (por ejemplo, iones de yodo, cloro y mercurio) todavía proporciona los puntos de referencia en el espectro óptico. Uno de los componentes clave de la comunicación óptica es la fuente de luz monocromática. En las comunicaciones ópticas, las fuentes de luz deben ser monocromáticas, compactas y duraderas. Aquí hay dos tipos diferentes de fuente de luz.
1. LED (diodo emisor de luz)
Durante el proceso de recombinación de electrones con huecos en las uniones de semiconductores dopados con n y dopados con p, la energía se libera en forma de luz. La excitación tiene lugar aplicando un voltaje externo y la recombinación puede tener lugar, o puede estimularse como otro fotón. Esto facilita el acoplamiento el LED luz con un dispositivo óptico.
Un LED es un dispositivo semiconductor p-n que emite luz cuando se aplica un voltaje en sus dos terminales.
2. LÁSER (amplificación de luz por radiación de emisión estimulada)
Un laser Cuando los electrones de los átomos en vasos, cristales o gases especiales absorben energía de una corriente eléctrica, se excitan. Los electrones excitados se mueven desde una órbita de menor energía a una órbita de mayor energía alrededor del núcleo del átomo. Cuando vuelven a su estado normal o fundamental, esto hace que los electrones emitan fotones (partículas de luz). Estos fotones están todos en la misma longitud de onda y son coherentes. La luz visible ordinaria comprende múltiples longitudes de onda y no es coherente.
Proceso de emisión de luz LASAR
Aplicaciones de los sensores ópticos
La aplicación de estos sensores ópticos abarca desde computadoras hasta detectores de movimiento. Para que los sensores ópticos funcionen eficazmente, deben ser del tipo correcto para la aplicación, de modo que mantengan su sensibilidad a la propiedad que miden. Los sensores ópticos son partes integrales de muchos dispositivos comunes, incluidas computadoras, fotocopiadoras (xerox) y artefactos de iluminación que se encienden automáticamente en la oscuridad. Y algunas de las aplicaciones comunes incluyen sistemas de alarma, sincronizadores para flashes fotográficos y sistemas que pueden detectar la presencia de objetos.
Sensores de luz ambiental
sobre todo hemos visto este sensor en nuestros teléfonos móviles. Extenderá la vida útil de la batería y permitirá pantallas fáciles de ver que están optimizadas para el medio ambiente.
Sensores de luz ambiental
Aplicaciones biomédicas
Los sensores ópticos tienen aplicaciones robustas en el campo biomédico. Algunos de los ejemplos Análisis del aliento con láser de diodo sintonizable, Monitores ópticos de frecuencia cardíaca un monitor óptico de frecuencia cardíaca mide su frecuencia cardíaca con luz. Un LED brilla a través de la piel y un sensor óptico examina la luz que se refleja. Dado que la sangre absorbe más luz, las fluctuaciones en el nivel de luz pueden traducirse en frecuencia cardíaca. Este proceso se denomina fotopletismografía.
Indicador de nivel de líquido basado en sensor óptico
Basado en sensor óptico Indicador de nivel de líquido constan de dos partes principales: un LED de infrarrojos acoplado con un transistor de luz y una punta de prisma transparente en la parte frontal. El LED proyecta una luz infrarroja hacia afuera, cuando la punta del sensor está rodeada de aire, la luz reacciona rebotando dentro de la punta antes de regresar al transistor. Cuando el sensor se sumerge en líquido, la luz se dispersa y se devuelve menos al transistor. La cantidad de luz reflejada en el transistor afecta los niveles de salida, lo que hace posible la detección de nivel de puntos
Sensor de nivel óptico
¿Tienes la información básica de un sensor óptico? Reconocemos que la información proporcionada anteriormente aclara los conceptos básicos del concepto de sensor óptico con imágenes relacionadas y varias aplicaciones en tiempo real. Además, cualquier duda sobre este concepto o para implementar cualquier proyecto basado en sensores , dé sus sugerencias y comentarios sobre este artículo que puede escribir en la sección de comentarios a continuación. Aquí tienes una pregunta: ¿cuáles son las diferentes fuentes de luz de un sensor óptico?
