Un capteur optique convertit les rayons lumineux en un signal électronique. Le but d'un capteur optique est de mesurer une quantité physique de lumière et, selon le type de capteur, de la traduire ensuite sous une forme lisible par un dispositif de mesure intégré. Optique Des capteurs sont utilisés pour la détection, le comptage ou le positionnement de pièces sans contact. Les capteurs optiques peuvent être internes ou externes. Les capteurs externes collectent et transmettent une quantité de lumière requise, tandis que les capteurs internes sont le plus souvent utilisés pour mesurer les virages et autres petits changements de direction.
Les mesurandes possibles par différents capteurs optiques sont la température, la vitesse, le niveau de liquide, la pression, le déplacement (position), les vibrations, les espèces chimiques, le rayonnement de force, le pH, la déformation, le champ acoustique et le champ électrique
Types de capteurs optiques
Il existe différents types de capteurs optiques, les types les plus courants que nous utilisons dans nos applications du monde réel, comme indiqué ci-dessous.
- Dispositifs photoconducteurs utilisés pour mesurer la résistance en convertissant un changement de lumière incidente en un changement de résistance.
- La cellule photovoltaïque (cellule solaire) convertit une quantité de lumière incidente en une tension de sortie.
- Les photodiodes convertir une quantité de lumière incidente en un courant de sortie.
Les phototransistors sont un type de transistor bipolaire où la jonction base-collecteur est exposée à la lumière. Il en résulte le même comportement d'une photodiode, mais avec un gain interne.
Le principe de fonctionnement est la transmission et la réception de lumière dans un capteur optique, l'objet à détecter réfléchit ou interrompt un faisceau lumineux émis par une diode émettrice . Selon le type d'appareil, l'interruption ou la réflexion du faisceau lumineux est évaluée. Cela permet de détecter des objets indépendamment du matériau à partir duquel ils sont construits (bois, métal, plastique ou autre). Des dispositifs spéciaux permettent même de détecter des objets transparents ou de couleurs différentes ou de variations de contraste. Différents types de capteurs optiques comme expliqué ci-dessous.
Différents types de capteurs optiques
Capteurs traversants
Le système se compose de deux composants séparés, l'émetteur et le récepteur sont placés l'un en face de l'autre. L'émetteur projette un faisceau lumineux sur le récepteur. Une interruption du faisceau lumineux est interprétée comme un signal de commutation par le récepteur. L'endroit où l'interruption se produit n'a pas d'importance.
Avantage: De grandes distances de fonctionnement peuvent être atteintes et la reconnaissance est indépendante de la structure, de la couleur ou de la réflectivité de la surface de l’objet.
Pour garantir une fiabilité opérationnelle élevée, il faut s'assurer que l'objet est suffisamment grand pour interrompre complètement le faisceau lumineux.
Capteurs rétro-réfléchissants
L'émetteur et le récepteur sont tous deux dans la même maison, à travers un réflecteur, le faisceau lumineux émis est renvoyé vers le récepteur. Une interruption du faisceau lumineux déclenche une opération de commutation. L'endroit où se produit l'interruption n'a aucune importance.
Avantage: Les capteurs rétroréfléchissants permettent de grandes distances de fonctionnement avec des points de commutation, qui sont exactement reproductibles et nécessitent peu d'effort de montage. Tous les objets interrompant le faisceau lumineux sont détectés avec précision indépendamment de leur structure de surface ou de leur couleur.
Capteurs de réflexion diffuse
L'émetteur et le récepteur sont tous deux dans un même boîtier. La lumière transmise est réfléchie par l'objet à détecter.
Avantage: L'intensité lumineuse diffusée au niveau du récepteur sert de condition de commutation. Quel que soit le réglage de sensibilité, la partie arrière reflète toujours mieux que la partie avant. Cela conduit à des opérations de commutation erronées.
Différentes sources de lumière pour les capteurs optiques
Il y a beaucoup de types de source lumineuse s. Le soleil et la lumière des flammes de torches brûlantes ont été les premières sources lumineuses utilisées pour étudier l'optique. En fait, la lumière provenant de certaines matières (sorties) (par exemple, les ions iode, chlore et mercure) fournit toujours les points de référence dans le spectre optique. L'un des composants clés de la communication optique est la source de lumière monochromatique. Dans les communications optiques, les sources lumineuses doivent être monochromatiques, compactes et durables. Voici deux types de sources lumineuses.
1. LED (diode électroluminescente)
Au cours du processus de recombinaison d'électrons avec des trous aux jonctions de semi-conducteurs dopés n et dopés p, de l'énergie est libérée sous forme de lumière. L'excitation a lieu en appliquant une tension externe et la recombinaison peut avoir lieu, ou elle peut être stimulée comme un autre photon. Cela facilite le couplage la LED lumière avec un dispositif optique.
Une LED est un dispositif semi-conducteur p-n qui émet de la lumière lorsqu'une tension est appliquée à ses deux bornes
2. LASER (Amplification de la lumière par rayonnement d'émission stimulé)
Un laser est créé, lorsque les électrons dans les atomes dans des verres, des cristaux ou des gaz spéciaux absorbent l'énergie d'un courant électrique, ils deviennent excités. Les électrons excités passent d’une orbite à faible énergie à une orbite à plus haute énergie autour du noyau de l’atome. Lorsqu'ils reviennent à leur état normal ou fondamental, les électrons émettent des photons (particules de lumière). Ces photons sont tous à la même longueur d'onde et cohérents. La lumière visible ordinaire comprend plusieurs longueurs d'onde et n'est pas cohérente.
Processus d'émission de lumière LASAR
Applications des capteurs optiques
L'application de ces capteurs optiques va des ordinateurs aux détecteurs de mouvement. Pour que les capteurs optiques fonctionnent efficacement, ils doivent être du type approprié pour l'application, afin qu'ils conservent leur sensibilité à la propriété qu'ils mesurent. Les capteurs optiques font partie intégrante de nombreux appareils courants, notamment les ordinateurs, les photocopieurs (xerox) et les luminaires qui s'allument automatiquement dans l'obscurité. Et certaines des applications courantes comprennent les systèmes d'alarme, les synchros pour flashs photographiques et les systèmes capables de détecter la présence d'objets.
Capteurs de lumière ambiante
la plupart du temps, nous avons vu ce capteur sur nos combinés mobiles. Il prolonge la durée de vie de la batterie et permet des affichages faciles à visualiser et optimisés pour l'environnement.
Capteurs de lumière ambiante
Applications biomédicales
les capteurs optiques ont des applications robustes dans le domaine biomédical. Quelques exemples Analyse respiratoire à l'aide d'un laser à diode accordable, Moniteurs optiques de fréquence cardiaque un moniteur de fréquence cardiaque optique mesure votre fréquence cardiaque à l'aide de la lumière. Une LED brille à travers la peau et un capteur optique examine la lumière réfléchie. Comme le sang absorbe plus de lumière, les fluctuations du niveau de lumière peuvent être traduites en fréquence cardiaque. Ce processus est appelé photopléthysmographie.
Indicateur de niveau de liquide basé sur un capteur optique
Basé sur un capteur optique Indicateur de niveau de liquide se composent de deux parties principales: une LED infrarouge couplée à un transistor lumineux et une pointe de prisme transparente à l'avant. La LED projette une lumière infrarouge vers l'extérieur, lorsque la pointe du capteur est entourée d'air, la lumière réagit en rebondissant avec la pointe avant de revenir au transistor. Lorsque le capteur est plongé dans un liquide, la lumière se disperse partout et moins est renvoyée vers le transistor. La quantité de lumière réfléchie vers le transistor affecte les niveaux de sortie, rendant possible la détection de niveau de point
Capteur de niveau optique
Avez-vous les informations de base sur un capteur optique? Nous reconnaissons que les informations ci-dessus clarifient les bases du concept de capteur optique avec des images associées et diverses applications en temps réel. De plus, tout doute concernant ce concept ou pour mettre en œuvre des projets basés sur des capteurs , veuillez donner vos suggestions et commentaires sur cet article que vous pouvez écrire dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelles sont les différentes sources de lumière d'un capteur optique?
