Cảm biến quang là gì? Ưu và nhược điểm của cảm biến quang học là gì?

Cảm biến quang là gì?

31-12-2020 Nồi Hơi Đốt Củi

Ngày nay, hầu hết các đại lượng đo có thể được cảm nhận bằng kỹ thuật cường độ; hoặc giao thoa kế và dưới dạng hiệu ứng điểm hoặc phân tán. Một loạt các hiện tượng vật lý được sử dụng để thực sự cảm nhận số lượng cần đo. 

Tại thời điểm này trong sự phát triển của công nghệ cảm biến quang học; người ta có thể đo gần như tất cả các đại lượng đo vật lý quan tâm và một số lượng rất lớn các đại lượng hóa học. Vậy chúng ta hãy tìm hiểu xem cảm biến quang là gì? Nó có những ưu nhược điểm như thế nào?

Cảm biến quang là gì?

  • Cảm biến quang là thiết bị chuyển đổi tia sáng thành tín hiệu điện tử. Tương tự như một điện trở quang; nó đo lượng ánh sáng vật lý và chuyển nó thành dạng được thiết bị đọc.
  • Một cảm biến quang học chuyển đổi các tia sáng thành tín hiệu điện tử. Mục đích của cảm biến quang học là đo một lượng ánh sáng vật lý và tùy thuộc vào loại cảm biến.  Sau đó chuyển nó thành dạng có thể đọc được bằng thiết bị đo tích hợp.

Thông thường, cảm biến quang học là một phần của hệ thống lớn hơn tích hợp thiết bị đo lường; nguồn ánh sáng và chính cảm biến. Điều này thường được kết nối với một bộ kích hoạt điện, phản ứng với sự thay đổi tín hiệu trong cảm biến ánh sáng.

Tính năng của cảm biến quang là gì?

  • Một trong những tính năng của cảm biến quang học là khả năng đo những thay đổi từ một hoặc nhiều chùm ánh sáng. Sự thay đổi này thường dựa trên sự thay đổi cường độ của ánh sáng. Khi xảy ra sự thay đổi pha, cảm biến ánh sáng hoạt động như một bộ kích hoạt quang điện; tăng hoặc giảm công suất điện, tùy thuộc vào loại cảm biến.
  • Cảm biến quang học có thể hoạt động theo phương pháp điểm đơn lẻ hoặc thông qua sự phân bố các điểm. Với phương pháp điểm đơn, cần thay đổi pha duy nhất để kích hoạt cảm biến. Về khái niệm phân phối, cảm biến phản ứng dọc theo một loạt cảm biến dài hoặc mảng sợi quang đơn.
  • Cảm biến quang học có thể hoạt động theo phương pháp điểm đơn lẻ hoặc thông qua sự phân bố các điểm. Với phương pháp điểm đơn, cần thay đổi pha duy nhất để kích hoạt cảm biến. 
  • Các tính năng khác của cảm biến quang học bao gồm; sự phân biệt xem nó được đặt bên trong hay bên ngoài thiết bị. Các đầu dò bên ngoài đăng ký và truyền lượng ánh sáng cần thiết. Chúng được gọi là cảm biến bên ngoài. Cảm biến bên trong là những cảm biến được nhúng trong một sợi quang học hoặc thiết bị. Chúng thường được sử dụng để đo những thay đổi nhỏ hơn như sự uốn cong hoặc thay đổi nhỏ về hướng.

Ưu và nhược điểm của cảm biến quang là gì?

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực cảm biến quang học được thúc đẩy bởi kỳ vọng rằng cảm biến quang học có những lợi thế đáng kể so với các loại cảm biến thông thường, về đặc tính của chúng. Do đó, một số ưu điểm của cảm biến quang học so với cảm biến thông thường.

  • Ưu điểm của cảm biến quang học:

+ Có độ nhạy cao hơn.

+ Có thể gửi và nhận tín hiệu quang trên khoảng cách xa.

+ Tránh phải chuyển đổi giữa điện tử và quang tử riêng biệt tại mỗi vị trí cảm biến, do đó giảm chi phí và tăng tính linh hoạt.

  • Nhược điểm của cảm biến quang học:

Một khó khăn của tất cả các cảm biến; cả quang học và thông thường, là nhiễu từ nhiều hiệu ứng. Ví dụ, một cảm biến dùng để đo độ căng hoặc áp suất có thể rất nhạy cảm với nhiệt độ.

Các loại cảm biến quang học

Có nhiều loại cảm biến quang học khác nhau; những loại phổ biến nhất đang sử dụng trong các ứng dụng.

  • Thiết bị quang dẫn được sử dụng để đo điện trở bằng cách chuyển đổi sự thay đổi của ánh sáng tới thành sự thay đổi của điện trở.
  • Tế bào quang điện (pin mặt trời) biến đổi một lượng ánh sáng tới thành một điện áp đầu ra.
  • Điốt quang chuyển đổi một lượng ánh sáng tới thành dòng điện đầu ra.
  1. Cảm biến xuyên tia

Hệ thống bao gồm hai thành phần riêng biệt là máy phát và máy thu được đặt đối diện nhau. Máy phát chiếu một chùm sáng vào máy thu. Sự gián đoạn của chùm ánh sáng được hiểu là một tín hiệu chuyển mạch của máy thu. Không liên quan đến nơi xảy ra gián đoạn.

cảm biến quang là gì?

Ưu điểm: Có thể đạt được khoảng cách hoạt động lớn và việc nhận dạng không phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt, màu sắc hoặc độ phản xạ của đối tượng. Để đảm bảo độ tin cậy hoạt động cao, phải đảm bảo rằng vật thể đủ lớn để làm gián đoạn chùm sáng hoàn toàn.

     2. Cảm biến phản xạ ngược

Máy phát và máy thu đều ở trong cùng một ngôi nhà; qua một tấm phản xạ; chùm sáng phát ra được hướng ngược lại máy thu. Sự gián đoạn của chùm ánh sáng bắt đầu hoạt động chuyển mạch. Việc gián đoạn xảy ra ở đâu không quan trọng.

Ưu điểm: Cảm biến phản xạ ngược cho phép khoảng cách hoạt động lớn với các điểm chuyển mạch; có thể tái tạo chính xác mà cần ít nỗ lực lắp đặt. Tất cả các đối tượng làm gián đoạn chùm sáng được phát hiện chính xác độc lập với cấu trúc bề mặt hoặc màu sắc của chúng.

     3. Cảm biến phản xạ khuếch tán

Cả máy phát và máy thu đều nằm trong một vỏ. Ánh sáng truyền qua bị phản xạ bởi đối tượng được phát hiện.

cảm biến quang là gì?

Ưu điểm: Cường độ ánh sáng khuếch tán tại máy thu đóng vai trò là điều kiện chuyển mạch. Bất kể cài đặt độ nhạy nào, phần phía sau luôn phản ánh tốt hơn phần phía trước. Điều này dẫn đến hậu quả là các hoạt động chuyển mạch sai.

Các loại nguồn ánh sáng cho cảm biến quang học là gì?

Có rất nhiều loại nguồn ánh sáng khác nhau. Trong đó, ánh sáng Mặt trời và ánh sáng từ những ngọn đuốc chính là những nguồn sáng đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu quang học. Trên thực tế, ánh sáng đến từ một số vật chất nhất định như ion iot, clo và thủy ngân vẫn cung cấp các điểm chuẩn trong quang phổ. Một trong những thành phần quang trọng trong giao tiếp quang học là nguồn ánh sáng đơn sắc. Trong thông tin liên lạc quang học, nguồn sáng phải đơn sắc, nhỏ gọn, lâu dài.

  1. LED ( Điốt phát sáng)

Đèn LED là một linh kiện bán dẫn pn phát ra ánh sáng khi có một điện áp đặt qua hai đầu của nó. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc ghép nối đèn LED với thiết bị quang học.

2. LASER (Khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát xạ kích thích)

Tia laser được tạo ra, khi các electron trong nguyên tử trong các kính, tinh thể hoặc khí đặc biệt hấp thụ năng lượng từ dòng điện, chúng trở nên kích thích. 

Ứng dụng của cảm biến quang như thế nào?

Cảm biến quang học là bộ phận không thể thiếu của nhiều thiết bị thông thường, bao gồm máy tính, máy sao chép (xerox) và đèn chiếu sáng tự động bật trong bóng tối. Và một số ứng dụng phổ biến bao gồm hệ thống báo động, đồng bộ cho đèn flash chụp ảnh và hệ thống có thể phát hiện sự hiện diện của vật thể.

  • Cảm biến ánh sáng xung quanh: cảm biến này được thấy trên chiếc điện thoại của chúng ta. Nó sẽ kéo dài tuổi thọ pin và cho phép hiển thị dễ xem được tối ưu hóa cho môi trường.
  • Ứng dụng y sinh: cảm biến quang được ứng dụng phổ biến trong y sinh. Ví dụ như máy đo nhịp tim quang học bằng ánh sáng; phân tích hơi thở bằng cách sử dụng laser diode có thể điều chỉnh.

  • Báo mức chất lỏng dựa vào cảm biến quang: 

Cảm biến báo mức chất lỏng có đèn LED chiếu ánh sáng hồng ngoại ra bên ngoài. Khi đầu cảm biến được bao quanh bởi không khí; ánh sáng sẽ phản ứng bằng cách phản xạ trở lại với đầu cảm biến trước khi quay trở lại bóng bán dẫn. Khi nhúng cảm biến vào chất lỏng; ánh sáng phân tán khắp nơi và ít bị quay trở lại bóng bán dẫn. Lượng ánh sáng phản xạ tới bóng bán dẫn ảnh hưởng đến mức đầu ra, giúp cảm biến mức điểm có thể.

Tóm lượt

Với những thông tin đã được chia sẽ như ở trên, các bạn đã hiểu được cảm biến quang là gì chưa? Hy vọng rằng, những thông tin này có thể giúp các bạn có thể ứng dụng được các đặc tính cũng như ứng dụng của cảm biến quang trong công việc của bạn nhé. Chân thành cảm ơn các bạn đã xem bài viết!

Bài viết liên quan:

 

Sản phẩm liên quan

Đối tác

  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco
  • huphaco