سنسور نوری

سنسورها با توجه به واسطه های اعمال شده به منظور تشخیص هدف، دسته بندی می شوند. نور یکی از این واسطه هاست که در سنسورهایی استفاده می شود که در اصطلاح سنسور نوری نامیده می شوند. این سنسور از نوع غیر تماسی می باشد که در تشخیص حضور، عبور، اندازه، رنگ و شفافیت هدف تشخیص کاربرد دارد.

نحوه عملکرد سنسور نوری

سنسور نوری یا Photoelectric Sensor متشکل از یک فرستنده (Emitter) برای انتشار نور و یک گیرنده (receiver) برای دریافت نور می باشد. و بر اساس ارسال و دریافت نور مدوله شده کار می کند. استفاده از نور مدوله شده سبب بالا رفتن رنج تشخیص سنسور و همچنین پایین آمدن اثر نور محیط بر روی سنسور نوری می شود. این نور می تواند در طیف نور مرئی سبز تا نور نامرئی مادون قرمز باشد. البته در ساخت سنسور های نوری بیشتر از نور مادون قرمز استفاده می شود زیرا نور مادون قرمز با نور محیط کمترین تداخل را دارد و فاصله سوئیچینگ بیشتری را فراهم می آورد.

مزایای سنسور نوری

کشف غیر تماسی : سنسور نوری از نوع غیر تماسی بوده که هیچ تاثیری و تماسی با هدف تشخیص ندارد

رنج گسترده هدف تشخیص : قابل استفاده برای رنج وسیعی از مواد شامل شیشه شفاف، فلز، پلاستیک، چوب و مایعات

زمان پاسخ دهی سریع : زمان پاسخ دهی کمتر از 1 میلی ثانیه و توانایی کشف اهدافی که با سرعت حرکت می کنند

کارایی زیاد: توانایی تشخیص حضور، عبور، اندازه، رنگ و درخشندگی

تاثیرپذیری کم از میدان مغناطیسی و لرزش : این سنسور با استفاده از نور هدف تشخیص را کشف می کند لذا نسبت به میدان مغناطیسی و لرزش کمتر تاثیرپذیر است.

امکان استفاده به منظور تشخیص رنگ : نسبت و نرخی که یک هدف نور را جذب یا منعکس می کند به طول موج نور ارسال شده و رنگ سطح هدف بستگی دارد. 

انواع سنسور نوری

سنسورهای نوری براساس نوع عملکرد در انواع مختلفی از قبیل فرستنده و گیرنده‌ی جداگانه، فرستنده و گیرنده‌ی واحد با دریافت انعکاس از منشور و یا دریافت انعکاس از اجسام ساخته می‌شوند. بنابراین سنسورهای نوری را می توان در سه دسته کلی قرار داد:

1-    سنسور نوری دو طرفه (Through Beam)
2-    سنسور نوری رفلکتوری (Retro-reflective)
3-    سنسور نوری یک طرفه (Diffuse reflective)

هر یک از مدل های سنسور نوری بر اساس عملکرد و ویژگی های ذاتی خود مزایا و معایبی را به همراه دارند. بنابراین توصیه می شود قبل از خرید سنسور نوری ویژگی ها و اساس عملکرد آنها را بشناسید تا بتوانید مناسب ترین مدل را با توجه به کاربرد مورد نظر خود انتخاب کنید.

1. سنسور نوری دو طرفه (Through Beam)

2. سنسور نوری دو طرفه شامل بخش فرستنده و گیرنده مجزا از یکدیگر می باشد و اساس کار آن به این صورت است که نور مدوله شده توسط فرستنده سنسور ارسال می شود و گیرنده ای که روبروی فرستنده نصب شده است این نور را دریافت می کند. در صورتی که بین فرستنده و گیرنده مانعی قرار گیرد دیگر نور ارسال شده توسط گیرنده دریافت نمی شود و در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد. تشخیص فواصل طولانی و عدم تاثیر پذیری از پیش زمینه هدف از مهم ترین ویژگی های سنسور نوری دوطرفه می باشد. فاصله تشخیص این سنسور در برخی موارد به بیش از 30 متر نیز می رسد.
3. 
4.  

5. سنسور نوری رفلکتوری (Retro-reflective)

6. سنسور نوری رفلکتوری یک سنسور یکپارچه با فرستنده و گیرنده ای که در کنار یکدیگر در داخل یک کیس نصب شده اند و یک رفلکتور با ضریب بازتاب بالا می باشد.  رفلکتور در روبروی سنسور نصب می شود و نور مدوله شده توسط فرستنده در محیط منتشر شده و با برخورد این نور به رفلکتور نور تحت زاویه ای معین بصورت یک خط مستقیم به سمت گیرنده سنسور انعکاس داده می شود. در صورت وجود مانع در این مسیر، نور به گیرنده نمیرسد و در نتیجه سنسور وجود مانع را تشخیص داده و خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.
7. 
8. سنسور نوری رفلکتوری در مقایسه با سنسور نوری یک طرفه (Diffuse reflective)، فاصله تشخیص بیشتر و در مقایسه با سنسور نوری دوطرفه، فاصله تشخیص کمتری دارد.
9.  

10. سنسور نوری یک طرفه (Diffuse reflective)

11. سنسور نوری یک طرفه (Diffuse reflective) متشکل از فرستنده و گیرنده در یک دستگاه می باشد و اساس کار آن به این صورت است که نور مدوله شده توسط فرستنده به طور مستقیم در فضا منتشر می شود، در صورتی که این نور به مانعی برخورد کند به صورت مستقیم و غیر مستقیم منعکس شده و توسط گیرنده دریافت می شود و در صورتی که میزان این نور به حد کافی باشد خروجی تغییر وضعیت می دهد. میزان انعکاس این نور بستگی به رنگ، نوع سطح، حجم و زاویه مانع دارد. 
12. 
13. این روش تشخیص سبب شده که این سنسور نوری قادر به تشخیص پلاستیک های مات سیاه، لاستیک های سیاه و پارچه های تیره و از این قبیل اجسام نباشد. برای تشخیص اینگونه اجسام می توان از دو نوع  دیگر سنسور نوری ( رفلکتوری و دو طرفه ) استفاده کرد. سنسورهای نوری یک طرفه، کمترین فاصله تشخیص را در بین انواع سنسور نوری دارند که حدود ۲ متر است.

انواع مد کاربری سنسور نوری

 سنسور نوری از نظر مد عملکرد در دو نوع روشن وصل (light-on) و تاریک وصل (dark-on) تولید می شود که با توجه به نوع کاربرد مورد نظر می توان مد مناسب را انتخاب کرد. برخی از انواع سنسور نوری هر دو مد کاربری را دارند و کاربر می تواند روی حالت دلخواه تنظیم کند.