کاربرد سنسور های نوری در صنایع مختلف
سنسور یا حسگر ها عضو خانواده بزرگ ادوات الکترونیکی و جزو اصلی سیستم های کنترل کننده خودکار هستند که وظیفه آن ها تبدیل کمیت های فیزیکی مانند حرارت، فشار، نور، دما، رطوبت و… به کمیت های الکتریکی (ولتاژ یا جریان) پیوسته یا غیر پیوسته (DC یا AC) است.
ﺳﻨﺴﻮر ﻫﺎ راﺑﻂ ﺑﯿﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ های ﮐﻨﺘﺮل گر اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ با ﻣﺤﯿﻂ، ﻋﻤﻠﯿﺎت، رﺷﺘﻪ ﮐﺎر ﻫﺎ ﯾﺎ ﻣﺎﺷﯿﻦ ﻫﺴﺘﻨﺪ. سنسور ها یا با اتصال مکانیکی کمیت های فیزیکی را حس کرده و اندازه گیری می کنند. یا بدون اتصال مکانیکی می توانند کمیت ها را حس کنند. به طور خلاصه عملکرد سنسور را می توان به این صورت بیان کرد که اطلاعات مورد نیاز درباره وضعیت اجزای مختلف سیستم را به واحد کنترل سیستم (به طور مثال PLC) ارسال می کند و واحد کنترل بر اساس این اطلاعات وضعیت یا عملکرد کل مجموعه را تغییر می دهد.
حتما بخوانید:
انواع سنسور های دما (ترموکوپل، ترمیستور و RTD)
سنسور ها انواع متفاوتی دارند که برای اندازه گیری ها و یا کنترل خودکار به کار می روند عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آن ها به دستگاه های مختلف صنعتی باعث شده بخش جدانشدنی از اتوماسیون صنعتی باشند. در ادامه به بررسی نوع نوری یا سنسور نوری خواهیم پرداخت.
جهت کسب اطلاعات بیشتر، با گروه صنعتی سپیانی فعال در زمینه اتوماسیون صنعتی، اتوماسیون صنعتی زیمنس، اتوماسیون صنعتی plc، طراحی و راه اندازی خطوط تولید و… همراه باشید.
فهرست مطالب:
- سنسور نوری چیست؟
- اجزای سنسور های نوری و عملکرد آن ها؟
- انواع سنسور های نوری کدام اند؟
- کاربرد های سنسور های نوری؟
- مزایای سنسور های نوری در صنایع مختلف
- دیگر انواع سنسور های نوری در صنعت های مختلف
حتما بخوانید: فتوسل چیست؟ انواع و کاربرد آن
سنسور نوری چیست؟
سنسور های نوری نوعی سنسور بدون اتصال مکانیکی می باشند. حسگر های نوری، نور و یا تغییرات ظیف نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کنند و می توانند نور (کمیت فیزیکی) را اندازه گیری کنند. در نتیجه یک سنسور نور (Light Sensor) یا (Photoelectric Senso) سیگنال الکتریکی تولید می کند که نشان دهنده ی شدت نور است.
محدوده فرکانس تابشی ای که سنسور های نوری اندازه گیری می کنند طیف فروسرخ تا نور مرئی و فرابنفش است. قطعه سنسور نور انرژی نورانی را، چه قابل رؤیت باشد و چه در بخش‌های فروسرخ طیف قرار داشته باشد، در خروجی به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.
این سیگنال های الکتریکی توسط اجزای مخصوص کنترلی سیستم به صورت آنالوگ یا دیجیتال قابل تشخیص دادن و خواندن و نمایش دادن هستند. به این ترتیب می توان از انواع سنسورها در انواع دستگاه های کنترل دیجیتال و آنالوگ مورد استفاده قرار بگیرند.
حتما بخوانید: دوربین حرارتی چیست؟ کاربرد آن
اجزای سنسور های نوری و عملکرد آن ها
یک سنسور نوری یا Photoelectric Sensor که (چشم نوری) را نامیده می شود در وهله اول از یک فرستنده (Emitter) برای انتشار نور و یک گیرنده (receiver) برای دریافت نور با شدت های مختلف، تشکیل شده است. میزان نوری که به گیرنده می رسد با قطع یا بازتاب نور ساطع شده توسط شیء مورد سنجش می شود، تغییر می کند.
گیرنده این تغییرات شدت نور را تشخیص می دهد و آن را به یک سیگنال الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می کند. منبع نور نام برده برای اکثر سنسورهای نوری (فوتوالکتریک) مادون قرمز یا نور مرئی است (رنگ نور معمولاً قرمز یا سبز می باشد و از نور آبی برای شناسایی رنگ ها استفاده می شود). سنسور های نوری معمولا ساختار داخلی بسیار ساده ای دارند که از سه بخش اصلی(فرستنده، گیرنده، خروجی) تشکیل شده اند.
حتما بخوانید: سنسور RTD چیست؟ انواع و کاربرد آن
قسمت فرستنده، نور را از سنسور ارسال می کند که معمولا دیود های نوری (المان های نیمه هادی) هستند. گیرنده در سنسور های نوری از ترانزیستور می باشند. گیرنده پس از تشخیص نوری که از فرستنده ارسال شده است، آن را به یک سیگنال کوچک آنالوگ تبدیل می کند.
بخش خروجی مدار سیگنال آنالوگی که از گیرنده دریافت کرده است را به یک سیگنال ON/OFF تقویت شده دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می کند، در نتیجه از این سیگنال خروجی تقویت شده در بخش های دیگری مانند: تایمرها، شمارنده ها، رله ها و یا بخش و اجزا های دیگر می توان استفاده کرد.
کاربرد های سنسور های نوری؟
کاربرد های سنسور های نوری را در تمامی اتوماسیون های صنعتی مختلف می توان یافت اما در زیر به لیستی از مهم ترین آن ها اشاره می کنیم.
- سنسور های نوری برای نظارت بر سیستم عامل های دریایی استفاده می شوند همچنین در قسمت نظارت بر قدرت خطوط و نظارت چاه ها استفاده می شوند.
- حسگر های نوری در برنامه های کاربردی صنعت نفت و گاز، مانند نظارت بر خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرند.
- سنسور های نوری با قدرت تشخیص بالا را می توان در گیت های ورودی برای تشخیص عبور افراد یافت.
- از سنسور های فتوالکتریک جهت نظارت بر پره های توربین های بادی نیز می توان استفاده کرد.
- در کارواش ها برای کنترل حرکت اتومبیل ها از سنسور نوری استفاده می شود.
- درب های اتوماتیکی که با ورود افراد باز و بسته می شود و در درب ورودی آسانسور ها و درب های کنترل تردد از این سنسور استفاده می شود.
- سنسور های نوری در صنعت سنسور برای تشخیص اجسام شفاف و برای آشکار سازی شیشه های خالی در کارخانه ها و خطوط تولید کاربرد دارد.
- از سنسورهای نوری در صنایع بسته بندی و توزین نیز مکررا استفاده می شود.
انواع سنسور های نوری کدام اند؟
معمولا سنسورهای نوری به سه دسته اصلی تقسیم می شوند که به شرح زیر است:
- حسگر های نوری یک طرفه (یا سنسور انعکاس از روی قطعه (Diffuse Sensor))
- سنسور های نوری رفلکتوری، یا آیینه دار (Retro-Reflection)
- سنسور های نوری دو طرفه (Through Beam)
اما تنوع انواع سنسور های نوری بسیار بیشتر بوده که در ادامه آن ها را بررسی خواهیم کرد.
حسگر های نوری یک طرفه:
در این نوع سنسور نوری، فرستنده و گیرنده نور در یک قطعه قرار دارند. دائماً فرستنده یک شعاع نوری از خود ساطع می کند که اگر شعاع نوری به مانعی بر سر راهش برخورد کند بخشی از این نور منعکس می شود و به قسمت گیرنده که داخل سنسور وجود دارد می رسد. میزان این انعکاس نور به رنگ نور و نوع سطح مانع و حجم و زاویه برخورد مانع بستگی دارد.
از دانش ابتدایی می دانیم که مقوا با رنگ های روشن، شیشه های روشن، پارچه هایی با رنگ های روشن و همچنین پلاستیک های روشن دارای سطح بازتاب بیشتری می باشند و سنسورهای نوری، طیف بازتابش آن ها را بهتر تشخیص می دهند. کمترین فاصله سویچینگ در بین انواع سنسورها متعلق به سنسورهای نوری یک طرفه می باشد، این فاصله در حدود ۲ متر است. بطور کلی هرچه فاصله سنسور تا مانع نزدیکتر باشد، دقت سنسور بیشتر خواهد بود.
سنسور های نوری رفلکتوری:
در سنسور رفلکتوری یا آینه ای هم فرستنده و هم گیرنده در کنار یکدیگر و در داخل یک قطعه نصب می شود. علت نام گذاری این نوع سنسور این است که در مقابل سنسور نوری یک رفلکتور (یا اصطلاحا آینه یا منشور) نصب می شود. زمانی که فرستنده یک شعاع نوری از خود ساطع می کند این نور به رفلکتور برخورد می کند و تحت زاویه ی معینی و به صورت یک خط مستقیم به سمت بخش گیرنده ی سنسور منعکس می شود و توسط گیرنده سنسور حس می شود.
یکی از مهمترین ویژگی سنسور های نوری رفلکتوری این است که تحت تأثیر زاویه سنجش یا رنگ اشیا قرار نمی گیرد. با تنظیم رفلکتور (آینه) این قطعه، سنسور آینه دار می تواند موقعیت ها و جهت های مختلف با رنگ ها و زاویه های متفاوت را تشخیص دهد. فاصله سویچینگ سنسور نوری رفلکتوری حدودا ۱۰ متر می باشد که این مقدار نسبت به سنسور نوری یک طرفه بیشتر است.
سنسور های نوری دو طرفه:
در این نوع سنسور نوری گیرنده و فرستنده در قطعه از یکدیگر مجزا می باشند و هر کدام در یک قطعه جداگانه قرار دارند. نکته قابل توجه در سنسور های نوری دو طرفه این است که فرستنده و گیرنده باید روبه روی هم قرار بگیرند و حتما قبل از استفاده و فعال شدن باید به گونه ای تنظیم شوند که شعاع نوری مستقیم از فرستنده به گیرنده برسد.
بدین معنی است که اگر مانعی بین فرستنده و گیرنده قرار بگیرد حسگر از وجود مانع آگاه می شود وآن را تشخیص می دهد و خروجی سنسور دچار تغییر وضعیت می شود. سنسور های نوری دو طرفه بیشترین فاصله سویچینگ را دارا می باشند. که در حدود ۱۰۰ متر می باشد که از دو نوع سنسور نوری نام برده در بالا مقدار بیشتری است. از مزیت های این سنسور های نوری در محیط های آلوده به گرد و غبار و مرطوب می تواند بازده داشته باشد. همچنین در سنسور های نوری دو طرفه تشخیص تحت تأثیر براق بودن و روشن بودن رنگ و نوع رنگ قرار نمیگیرد. حتی می تواند اجسام با رنگ های تیره و مات را نیز تشخیص دهد.
مزایای سنسور های نوری در صنایع مختلف:
- حسگر های نوری می توانند اجسام را از فاصله بیش از ۱۰متری تشخیص دهند. این امر حتی با استفاده از سنسور های اولتراسونیک یا مغناطیسی غیرممکن می باشند. البته در حال حاضر با استفاده از پیشرفته ترین سنسور ها این امر امکان پذیر است اما هزینه بالایی دارد و اقتصادی نیست.
- سنسور های نوری در انواع مختلفی از جمله سنسور بدنه پلاستیکی، سنسور بدنه فلزی و مکعبی و یا استوانه ای و با خروجی های مختلف متناوب و غیر متناوب و ولتاژهای کاری متفاوت و متنوعی وجود دارند.
- سنسورهای نوری طبق قوانین نور عمل می کنند بنابراین محدودیت سنسور های مجاورتی (خازنی، القایی و مغناطیسی) را در تشخیص اشیاء در فاصله نزدیک را ندارند. این موضوع به این معنی است که می توان از آن ها برای تشخیص تقریبا هر اشیائی از جمله پلاستیک، شیشه، مایع و چوب نیز استفاده کرد.
مطلب مرتبط: کاربرد سنسور های مجاورتی (پراکسیمیتی)
- همچنین حسگر های نوری وضوح بسیار بالایی را دارا می باشند که این وضوح به علت وجود فناوری های پیشرفته در طراحی است که از یک پرتو بسیار کوچک و یک سیستم تشخیص نور منحصر به فرد برای دریافتن نور بهره می برد. این فناوری ها امکان شناسایی موقعیت دقیق اشیاء و تشخیص اشیاء بسیار کوچک را فراهم می آورد.
- در سنسور های نوری احتمال آسیب دیدن حسگر، اشیاء، یا سنسور های دیگر وجود ندارد. زیرا اشیاء بدون تماس فیزیکی و برخورد سطحی قابل تشخیص هستند. و همین امر باعث می شود سنسور های نوری سال ها ی طولانی ای خدمات درست و بی نقصی را تضمین کنند.
- در سنسور های نوری توانایی تنظیم حساسیت و فاصله دید را دارند.
دیگر انواع سنسور های نوری در صنعت های مختلف:
همان طور که قبلا هم اشاره کردیم سنسورهای نوری انواع مختلفی دارند. علاوه بر سه دسته اصلی که در بالا اشاره شده انواع دیگری از سنسورهای نوری در صنعت وجود دارند. همه حسگر ها بر طبق قوانین نور و بازتاب کار می کنند. هر کدام از سنسور های نوری ویژگی ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند که در صنایع مختلف کاربرد دارند و با توجه به نیاز به آن ها انتخاب میشوند.
خرید انواع تجهیزات برق و اتوماسیون صنعتی، ابزار دقیقريال پنوماتیک و… فقط از سایت فروشگاهی drplc
جهت دریافت مشاوره رایگان میتوانید فرم درخواست مشاوره را تکمیل نمایید. همچنین از طریق آیکون واتس اپ به ما پیام دهید.
