معرفی انواع سنسور نوری و مزایای استفاده از آن

تعریف سنسور

سنسورها یا حسگرها دستگاه‌هایی هستند که مهمترین وظیفه آنها عکس العمل در برابر محرک ها است. به طوری که بعد از شناسایی، با تبدیل محرک‌ها به سیگنال، آنها را قابل اندازه‌گیری می کنند. حسگرها از نظر کارایی به دو دسته سنسورهای تماسی و غیر تماسی تقسیم می شوند. پرکاربردترین حسگرها به گروه سنسورهای غیر تماسی تعلق دارد که می توان به حسگر مغناطیسی، سنسور القایی، سنسور خازنی، سنسور نوری، حسگر اولتراسونیک و سنسور اثر هال اشاره کرد. به طور کلی سنسورها تجهیزاتی هستند که از آنها برای شناسایی موقعیت، حضور یک جسم، حرکت و سرعت اشیا استفاده می شود. اصلی ترین ویژگی آنها تبدیل کمیت‌های فیزیکی مانند حرارت، فشار، دما، نور و رطوبت به کمیت‌های الکتریکی (آنالوگ، دیجیتال) می باشد. از جمله حسگرهای پرکاربرد در اتوماسیون‌ صنعتی سنسور نوری است. یکی از بهترین و محبوبترین حسگرهای نوری در بین صنعتگران ایرانی، سنسور نوری آتونیکس می باشد.

سنسور نوری چیست؟

سنسور نوری (Photoelectric) با کمک دانش اپتیک و ویژگی های نوری کار می کند. سنسور نوری آتونیکس جزء حسگرهای بدون تماس بوده و شاخص ترین ویژگی آن، شناسایی و سنجش موقعیت است. به زبان ساده سنسورهای نوری برای تشخیص موقعیت اجسام از نور استفاده می کنند و با تجزیه سیگنال‌های نوری، اطلاعات لازم درباره اندازه، رنگ، فاصله و موقعیت اجسام را بدست آورده و اندازه‌گیری می کنند. سنسور نوری آتونیکس در اتوماسیون‌های صنعتی و رباتیک قابل استفاده هستند.

نحوه عملکرد حسگرهای نوری

نحوه عملکرد سنسور نوری آتونیکس

از نظر ساختار و نحوه عملکرد، سنسور نوری آتونیکس از سه بخش اصلی فرستنده (Emitter)، گیرنده (Receiver) و مدار خروجی تشکیل گردیده است. وقتی یک شی بین فرستنده و گیرنده قرار می گیرد، پارامترهایی مانند شدت، طول موج، فاز و توزیع طیفی مورد بررسی قرار گرفته و آنها را قابل شناسایی می نماید. چنانچه گفتیم با توسعه و پیشرفت فناوری های نوری، محرک‌های دما، لرزش، چرخش، شتاب، رطوبت، سرعت، موقعیت، میدان مغناطیسی و فشار سنجش می شوند.

انواع سنسور نوری آتونیکس

سنسور نوری آتونیکس در مدل های مختلفی به بازار عرضه می گردند که هر یک بر اساس دریافت، ارسال و نوع پالس با یکدیگر فرق می کنند. در صورتی که در یک تجهیز به حسگر نوری نیاز دارید، باید مدل درستی را انتخاب کنید. برای اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان اتوماسیون راد در ارتباط باشید و سنسور نوری مناسب خود را خریداری نمایید. رایج ترین طبقه بندی حسگرهای نوری عبارت هستند از:

سنسور نوری یک طرفه (Diffuse Reflective)

مهمترین ویژگی سنسور نوری یک طرفه آتونیکس این است که بدون نیاز به انعکاس دهنده های نوری کار می کند. این مدل از حسگر اشیاء را بر اساس بازتاب پرتوهای نوری شناسایی می نماید. فرستنده (Emitter) و گیرنده (Receiver) در یک بدنه قرار دارند. وقتی جسم مابین این دو جا می گیرد، نور ساطع، متوقف می شود تا آن توسط شی انعکاس پیدا کند. نور ساطع شده ای که گیرنده از فرستنده دریافت می نماید، تغییر کرده و گیرنده این تغییر را شناسایی و تبدیل به یک خروجی الکترونیکی می کند.

منابع نوری سنسور نوری آتونیکس به شکل مادون قرمز و مرئی (قرمز، سبز و آبی) وجود دارند. زمانی که امواج مادون قرمز با کمک فرستنده در فضا پخش می شوند، با برخورد به مانع بازتاب پیدا می کنند. میزان بازتاب نور کاملا به رنگ و جنس سطوح اشیاء بستگی دارد. برای مثال هر چقدر اشیا شفاف و روشن‌تر باشند، میزان انعکاس نور بیشتر و در نتیجه امواج منعکس شده به گیرنده افزایش می یابد. بالاترین میزان کاربرد سنسور نوری یک طرفه در تفکیک اجسام و کنترل موقعیت در تجهیزاتی مانند ماشین آلات اتوماتیک، خطوط بسته بندی و تسمه نقاله می باشد.

عملکرد سنسور نوری

سنسور نوری آتونیکس مدل یک طرفه مزیت‌ها و معایبی دارد. حسگرهای نوری یکطرفه دقیق و کاربرد آن ها آسان است؛ اما نسبت به مدل های دیگر مثل سنسور دو طرفه و رفلکتوری برای شناسایی اشیاء مات کارایی ندارند. همچنین وقتی مقابل اجسام آینه ای قرار می گیرند، درصد خطای بیشتری داشته و درست عمل نمی کنند.   

سنسور نوری دو طرفه (Through_Beam Sensor)

سنسور نوری دو طرفه در صنایع جزء پرمصرف ترین حسگرها هستند. آنها در سیستم هایی که کنترل آنالوگ و دیجیتال کاربرد بیشتری داشته، کارایی دارند. بر خلاف حسگرهای یک طرفه، این سنسورها از فرستنده و گیرنده جداگانه ای تشکیل شده اند که به صورت کاملا جدا و در برابر یکدیگر وصل می گردند. نحوه عملکرد آنها به ارسال امواج مادون قرمز بستگی دارد که از امیتور به رسیور انتقال می یابد. وقتی امواج ارسال شده به یک مانع برخورد می کند، یک سیگنال فعال و منجر به تشخیص موانع، اجسام و موقعیت آنها می شود. در کل آنها را به عنوان حسگرهای حالت مخالف می توان معرفی کرد که فرستنده و گیرنده در مقابل هم قرار گرفته و نور را از سنسور عبور می دهند. آنها در سیستم هایی استفاده می شوند که دقت و تشخیص اهمیت فراوانی دارد. اصلی‌ترین ویژگی سنسور نوری آتونیکس مدل دو طرفه، تحت تاثیر قرار نگرفتن در برابر رنگ می باشد. خصیصه های بارز این نوع حسگرها عبارت هستند از:

• کمترین نویز
• قابل استفاده در محیط‌هایی با دمای بالا
• فاصله شناسایی بیشتر
• مصرف توان کمتر
• دارای آپشن های فراوان برای محیط‌های مختلف
• دقت زیاد
• تشخیص اجسام مات و براق

سنسور نوری آتونیکس دو طرفه در درب پارکینگ‌ها، کارواش، صنایعی با دمای بالای 50 درجه، گیت های تردد، درب‌های آسانسور، محیط های آلوده مانند کارخانه های مواد شیمیایی، درب اتوبوس، مترو، ورودی مراکز تجاری و پله برقی ها کاربرد دارد.

سنسور نوری رفلکتوری (Retro Reflective)

سنسور نوری رفلکتوری در صنایعی که هدف شناسایی نزدیکی و دوری اجسام است، بکار می رود. ساختمان و ساختار این مدل شبیه سنسور نوری یک طرفه می باشد، با این تفاوت که عملکرد آن بستگی به تکنولوژی رفلکتور دارد. رفلکتور یک سطح صاف و شفاف بوده که در انعکاس نور به سمت حسگر تاثیر می‌گذارد. برای درک بهتر می توان گفت عملکرد رفلکتور شبیه عملکرد آینه است. در کنترل سطح مخازن، شمارش بطری،تشخیص پارگی و کنترل حرکت ورق مدل رفلکتوری راندمان بهتری دارند. دقت بالا و کارایی مناسب‌تر نسبت به انواع یک طرفه از مزیت های این مدل است. وابسته بودن به یک انعکاس دهنده، مناسب نبودن برای شناسایی اشیاء براق و نصب مشکل از معایب سنسور نوری رفلکتوری می باشد.   

کاربردهای گوناگون حسگر نوری  

کاربردهای سنسور نوری آتونیکس

سنسور نوری آتونیکس با توجه به اینکه در کدام صنایع بکار برده می‌شوند، کاربردهای مختلفی دارند. چنانچه گفتیم حسگرهای نوری در سه دسته رایج سنسورهای یک طرفه، دوطرفه و رفلکتوری طبقه‌بندی می شوند. از جمله کاربردهای سنسورهای نوری می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• سنسور نوری دو طرفه: اتوماسیون صنعتی، صنعت رباتیک، وسایل مصرفی الکترونیکی
• سنسور نوری یک طرفه: صنعت خودروسازی (شناسایی اجسام نزدیک خودرو و ایجاد مانع برای برخورد)، رباتیک (شناسایی موانع سر راه ربات ها)،
• سنسور نوری رفلکتوری: ردیابی (ربات های خط یاب)، سیستم روشنایی ماشین، صنایع چاپ برای کنترل رنگ، صنایع رباتیک و اتوماسیون صنعتی برای تشخیص نور، تغییرات و اندازه گیری نور.

مزایا و معایب استفاده از سنسورهای نوری آتونیکس

سنسور نوری آتونیکس جزء تجهیزاتی است که کاربردهای فراوانی در صنعت دارد. به خصوص به علت بهره‌مندی از فناوری اپتیک و عدم نیاز تماس با اشیا، ترجیح اغلب مصرف کنندگان است. مهمترین مزیت های حسگرهای نوری عبارت هستند از:

• توانایی تشخیص اجسام از فاصله 10 متری ( این ویژگی با حسگرهای اولتراسونیک و مغناطیسی امکان پذیر نیست.)
• دارای تنوع زیاد مثل انواع حسگرها با بدنه پلاستیکی، فلزی، مکعبی، استوانه ای با خروجی های متناوب و غیر متناوب
• نداشتن برخی از محدودیت های سنسور القایی، خازنی و مغناطیسی مانند شناسایی اجسام فقط در فاصله نزدیک.
• داشتن شفافیت بیشتر به دلیل کاربرد فناوری پیشرفته نوری.
• امکان تنظیم حساسیت سنسور با فاصله دید
• آسیب پذیری کمتر سنسور نوری به علت عدم تماس فیزیکی با اشیاء

اغلب سنسورهای نوری در محیط‌هایی که نور کمتری وجود دارد، دقت زیادی نداشته و اجسام مات و کدر را به دشواری تشخیص می دهند. نصب سنسورهایی مانند دو طرفه نسبتا مشکل است و اغلب تکنسین ها را با چالش مواجه می کند. علاوه بر این با کثیف شدن چشم‌های فرستنده و گیرنده، خطای تشخیص سنسور نوری بیشتر می شود و نقطه کور دارند. 

حسگر نوری در صنایع

جمع بندی مطالب

سنسور نوری آتونیکس یکی از انواع حسگرهای بدون تماس است که بارزترین ویژگی آن تبدیل پالس های نوری به سیگنال های الکتریکی می باشد. این حسگرها نقش کلیدی در صنایع دارند و بر مبنای عملکرد، نوع صنایع و کاربری به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. رایج ترین دسته بندی شامل سنسور نوری یک طرفه، سنسور نوری دو طرفه و سنسور نوری رفلکتوری می باشد. حسگرهای نوری در اتوماسیون های صنعتی، رباتیک، خودروسازی و سایر صنایع برای کاربری هایی چون تشخیص اشیاء روی نوار نقاله، شناسایی لبه کاغذ، شمارش، تشخیص بدنه خودرو و کنترل سرعت چرخش کاربرد بیشتری دارند. در اکثر مواقع بیشتر صاحبان صنایع در انتخاب و خرید انواع سنسور نوری با چالش های مختلفی چون قیمت، مدل، کاربری و کیفیت محصول مواجه می شوند.

از دید کارشناسان اتوماسیون راد قیمت سنسور نوری آتونیکس مقرون به صرفه بوده و با توجه به کیفیت و تنوع محصول قابل اطمینان می باشد. قیمت سنسور نوری آتونیکس و سایر محصولات بستگی به این دارد که شما کدام مدل و کدام سری از آنها را انتخاب می کنید.