광학 센서 기본 및 응용

광학 센서 광선을 전자 신호로 변환합니다. 광센서의 목적은 물리적인 빛의 양을 측정하고 센서의 종류에 따라 통합된 측정 장치가 읽을 수 있는 형태로 변환하는 것입니다. 광학 센서는 부품의 비접촉 감지, 계수 또는 위치 지정에 사용됩니다. 광학 센서는 내부 또는 외부일 수 있습니다. 외부 센서는 필요한 양의 빛을 수집하여 전송하는 반면 내부 센서는 굽힘 및 기타 작은 방향 변화를 측정하는 데 가장 자주 사용됩니다.

다른 광학 센서로 가능한 측정량은 온도, 속도 액체 레벨, 압력, 변위입니다. (위치), 진동, 화학종, 힘 복사, pH 값, 변형률, 음향장 및 전기장

광학 센서 유형

다양한 종류의 광학 센서가 있으며, 아래에 나와 있는 것처럼 실제 응용 프로그램에서 가장 일반적인 유형입니다.

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입사광의 변화를 저항의 변화로 변환하여 저항을 측정하는 데 사용되는 광전도 장치입니다.

태양광 전지(태양 전지)는 입사광의 양을 출력 전압으로 변환합니다.

포토다이오드는 입사광의 양을 출력 전류로 변환합니다.

광 트랜지스터는 베이스-컬렉터 접합이 빛에 노출되는 일종의 바이폴라 트랜지스터입니다. 그 결과 포토다이오드와 동일한 동작이 발생하지만 내부 이득이 있습니다.

작동 원리는 광학 센서에서 빛을 송수신하는 것입니다. 감지 대상은 발광 다이오드에서 보낸 광선을 반사하거나 차단합니다. 강한> . 장치 유형에 따라 광선의 차단 또는 반사가 평가됩니다. 이를 통해 물체를 구성하는 재료(목재, 금속, 플라스틱 또는 기타)와 상관없이 물체를 감지할 수 있습니다. 특수 장치를 사용하면 투명한 물체나 색상이나 대비가 다른 물체도 감지할 수 있습니다. 아래에 설명된 다양한 유형의 광학 센서.

투과빔 센서

이 시스템은 두 개의 개별 구성요소로 구성되어 있으며 송신기와 수신기는 서로 반대편에 있습니다. 송신기는 수신기에 광선을 투사합니다. 광선의 중단은 수신기에서 스위치 신호로 해석됩니다. 중단이 발생한 위치는 중요하지 않습니다.

장점: 넓은 작동 거리를 달성할 수 있으며 인식은 물체의 표면 구조, 색상 또는 반사율과 무관합니다.

높은 작동 신뢰성을 보장하려면 물체가 광선을 완전히 차단할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다.

역반사 센서

송신기와 수신기는 모두 같은 집에 있으며 반사판을 통해 방출된 광선이 수신기로 다시 보내집니다. 광선이 차단되면 스위칭 작업이 시작됩니다. 중단이 발생한 위치는 중요하지 않습니다.

장점: 재귀반사형 센서는 스위칭 포인트로 넓은 작동 거리를 가능하게 하며, 이는 거의 장착 노력 없이 정확하게 재현 가능합니다. 광선을 차단하는 모든 물체는 표면 구조나 색상과 상관없이 정확하게 감지됩니다.

확산 반사 센서

송신기와 수신기가 모두 하나의 하우징에 있습니다. 투과된 빛은 감지 대상에 의해 반사됩니다.

장점: 수신기에서 확산된 광도는 스위칭 조건으로 작용합니다. 감도 설정에 관계없이 후면은 항상 전면보다 더 잘 반사됩니다. 이는 잘못된 스위칭 작업의 결과로 이어집니다.

광학 센서를 위한 다양한 광원

광원에는 여러 유형이 있습니다. 태양과 불타는 횃불의 빛은 광학 연구에 사용된 최초의 광원이었습니다. 사실, 특정(출사) 물질(예:요오드, 염소 및 수은 이온)에서 나오는 빛은 여전히 ​​광학 스펙트럼의 기준점을 제공합니다. 광통신의 핵심 구성 요소 중 하나는 단색 광원입니다. 광통신에서 광원은 단색, 소형, 오래 지속되어야 합니다. 다음은 두 가지 유형의 광원입니다.

1. LED(발광 다이오드)

n-도핑된 반도체와 p-도핑된 반도체의 접합부에서 전자와 정공이 재결합하는 과정에서 에너지가 빛의 형태로 방출됩니다. 여기는 외부 전압을 인가하여 발생하고 재결합이 일어나거나 다른 광자로 자극될 수 있습니다. 이렇게 하면 LED 조명을 광학 장치와 쉽게 결합할 수 있습니다.

2. 레이저(자극 방출 복사에 의한 광 증폭)

특수 유리, 결정 또는 가스의 원자에 있는 전자가 여기되는 전류에서 에너지를 흡수할 때 레이저가 생성됩니다. 여기된 전자는 원자핵 주위의 낮은 에너지 궤도에서 높은 에너지 궤도로 이동합니다. 정상 또는 바닥 상태로 돌아가면 전자가 광자(빛 입자)를 방출하게 됩니다. 이 광자는 모두 동일한 파장에 있고 일관성이 있습니다. 일반 가시광선은 여러 파장을 포함하며 일관성이 없습니다.

광학 센서의 응용

이러한 광학 센서의 응용 분야는 컴퓨터에서 동작 감지기에 이르기까지 다양합니다. 광학 센서가 효과적으로 작동하려면 측정하는 속성에 대한 감도를 유지할 수 있도록 애플리케이션에 올바른 유형이어야 합니다. 광학 센서는 컴퓨터, 복사기(제록스) 및 어둠 속에서 자동으로 켜지는 조명 기구를 비롯한 많은 일반 장치의 필수 부품입니다. 그리고 일반적인 응용 프로그램에는 경보 시스템, 사진 플래시용 싱크로 및 물체의 존재를 감지할 수 있는 시스템이 포함됩니다.

주변광 센서

대부분 우리는 모바일 핸드셋에서 이 센서를 보았습니다. 배터리 수명을 연장하고 환경에 최적화된 보기 쉬운 디스플레이를 구현합니다.

생물의학 애플리케이션

광학 센서는 생물 의학 분야에서 강력한 응용 분야를 가지고 있습니다. 조정 가능한 다이오드 레이저를 사용한 호흡 분석의 일부 예, 광학 심박수 모니터 광학 심박수 모니터는 빛을 사용하여 심박수를 측정합니다. 피부를 통해 LED가 빛나고 광학 센서가 반사된 빛을 조사합니다. 혈액은 더 많은 빛을 흡수하기 때문에 빛 수준의 변동은 심박수로 번역될 수 있습니다. 이 과정을 광혈량측정법이라고 합니다.

광학 센서 기반 액체 레벨 표시기

광학 센서 기반 액체 수위 표시기는 광 트랜지스터와 결합된 적외선 LED와 전면의 투명한 프리즘 팁의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 센서 팁이 공기로 둘러싸여 있을 때 LED는 적외선을 바깥쪽으로 투사합니다. 빛은 트랜지스터로 돌아가기 전에 팁 내부에서 반사되어 반응합니다. 센서를 액체에 담그면 빛이 전체에 분산되고 더 적은 양이 트랜지스터로 반환됩니다. 트랜지스터에 대한 반사광의 양은 출력 레벨에 영향을 미치므로 포인트 레벨 감지가 가능합니다.

광학 센서에 대한 기본 정보가 있습니까? 우리는 위의 정보가 관련 이미지 및 다양한 실시간 응용 프로그램을 통해 광 센서 개념의 기본을 명확히 함을 인정합니다. 또한, 이 개념에 대한 의문이나 센서 기반 프로젝트를 구현하려면 아래의 의견 섹션에 작성할 수 있는 이 기사에 대한 제안과 의견을 보내주십시오. 다음 질문이 있습니다. 광학 센서의 다양한 광원은 무엇입니까?