Að skilja sjónskynjara: tegundir, meginreglur og forrit
2024-05-24 9209

Ljósskynjarar gegna lykilhlutverki í nútíma rafrænni tækni.Þessir skynjarar greina staðsetningu, nærveru og einkenni hluta með því að gefa frá sér og fá ljósmerki og eru mikið notaðir á sviðum eins og sjálfvirkni iðnaðar, neytendafræðilegri, lífeðlisfræði og umhverfiseftirliti.Þessi grein mun kafa í mismunandi gerðir, vinnandi meginreglur og hagnýt notkun sjónskynjara til að hjálpa lesendum að skilja að fullu mikilvægi og notkunarmöguleika sjónskynjara í ýmsum tæknilegum atburðarásum.Frá brú uppbyggingu sjónskynjara til einstaka eiginleika mismunandi gerða sjónskynjara, til sérstakra dæmanna í raunverulegum heimi, mun þessi grein leiða í ljós fjölbreytileika og margbreytileika sjónskynjara.

Vörulisti

Mynd 1: Ljósskynjari

Hvað er sjónskynjari?

The Sjónskynjari Hönnun er byggð á Wheatstone Bridge hringrásinni.Í rafmagnsverkfræði notar wheatstone brú sambland af þekktum og óþekktum viðnámum til að ákvarða gildi óþekkta viðnámsins með því að bera saman spennuna.Sömuleiðis nota Light Bridge skynjarar brú uppbyggingu með fjórum ljósnemum til að greina breytingar á stöðu geisla.

Í fyrsta lagi aðlagar rekstraraðilinn stöðu skynjara til að tryggja að geislinn lendi í öllum fjórum skynjunum jafnt.Þegar geislinn er sveigður tekur hver skynjari mismunandi ljósstyrk.Hringrásin vinnur síðan þessi merki til að ákvarða nákvæma stöðu og offset geisla.

Mynd 2: Ljósskynjari

Til dæmis, ef geisla færist til hægri, fær hægri skynjari meira ljós og vinstri skynjari fær minna ljós.Merki örgjörva hringrásarinnar viðurkennir fljótt og reiknar þessa breytingu og gefur út nákvæm staðsetningargögn.Ferlið er hratt og mjög nákvæmt, sem gerir sjónskynjara mikilvæga í sjálfvirkum búnaði og staðsetningarkerfi með mikla nákvæmni.

Vinnuregla sjónskynjara

Ljósskynjarar greina staðsetningu eða nærveru hlutar með því að gefa frá sér ljós og fanga hugleiðingar eða truflanir á þessum geislum.Skynjarinn notar ljósdíóða (ljósdíóða) til að gefa frá sér ljósgeisla.Þegar þessi geisla lendir í hlut getur hann endurspeglast til skynjarans eða lokað af hlutnum.

Mynd 3: Vinnuregla sjónskynjara

Á sjálfvirkri samsetningarlínu stilla rekstraraðilar staðsetningu og næmi skynjara út frá einkennum hlutarins, svo sem efni, stærð og væntanlegri staðsetningu.Hæfni skynjarans til að greina hluti er óháð efninu, hvort sem það er tré, málmur eða plast, sem gerir það tilvalið fyrir fjölefni framleiðsluumhverfis.

Til dæmis þarf að greina glerflöskur að stilla skynjarann ​​til að þekkja gagnsæ efni.Gagnsæir hlutir endurspegla ekki ljós á skilvirkan hátt, þannig að skynjarinn þarfnast hærri næmni eða sérstaks ljósgjafa (svo sem innrautt).

Sem hluti af hönnun sinni metur skynjarinn endurspeglast eða truflaða ljósgeisla.Þegar hlutur hindrar geislann sendir skynjarinn strax merki til stjórnkerfisins sem gefur til kynna staðsetningu eða leið hlutarins.Ef ljósið endurspeglast notar skynjarinn styrkleika og hornspeglun til að ákvarða einkenni hlutarins, svo sem stærð og yfirborðsefni.

Tegundir sjónskynjara

Það eru til margar gerðir af sjónskynjara, hver með sérstakar rekstrarreglur og forrit.Eftirfarandi eru nokkrar algengar tegundir sjónskynjara sem notaðar eru í raunverulegum atburðarásum.

Ljósleiðandi tæki breyta leiðni efna sem byggjast á ljósstyrk.Þegar ljós slær á skynjarann ​​taka rafeindir í efninu upp ljósorkuna og hoppa að leiðslubandinu og auka leiðni efnisins.Ljósleiðandi tæki eru notuð í ljósstyrkskynjunarkerfi, svo sem sjálfvirkum dimmalampi.Rekstraraðilar þurfa að huga að ljósskilyrðum og viðbragðstíma til að tryggja nákvæma stjórn þegar þessi tæki eru aðlögun.

Photovoltaic frumur (sólarfrumur) umbreyta ljósorku beint í raforku í gegnum ljósmyndafræðilega áhrif í hálfleiðara efnum.Ljóseindir vekja rafeindir frá gildisbandinu að leiðslubandinu, búa til rafeindaholupör og framleiða rafstraum.Þessar rafhlöður eru mikið notaðar til orkuframleiðslu og knýja afskekkt tæki eins og gervitungl og eftirlitsmyndavélar úti.

Mynd 4: Photovoltaic frumur

Ljósmyndir nota ljósafræðilega áhrif til að umbreyta ljósi í rafstraum.Þegar ljós lendir á virkjunarsvæðinu getur innra skipulag þeirra brugðist hratt við og myndað rafstraum.Þessir skynjarar eru almennt notaðir við ljóspúlsgreiningar og samskiptabúnað eins og fjarstýringar og ljósleiðara.

Mynd 5: Ljósmyndir

Ljósritarar eru í meginatriðum ljósnemar með innri ávinning.Þegar ljós slær á bas-safnara mótum er innbyrðis magnaður straumur myndaður, sem gerir það hentugt til að greina veik ljós merki.Þessir skynjarar eru sérstaklega gagnlegir í forritum sem krefjast mikillar næmni, svo sem sjónmælingarbúnaðar á rannsóknarstofum.

Mynd 6: Ljósmyndarar

Hugleiðandi skynjari

Hugleiðandi skynjarar sameina sendanda og móttakara í einu tæki, sem gerir kleift að gefa út geislinn að endurspeglast við móttakarann ​​í gegnum endurskins yfirborðs eða yfirborðs yfirborðs.Þegar hlutur fer inn á slóð geislans truflar hann ljósið og kveikir skynjarann.

Til að setja upp skynjarann ​​þarf hann að vera staðsettur og halla rétt til að ná sem bestum íhugun.Rekstraraðilinn verður að stilla staðsetningu skynjarans til að tryggja að endurskinsflötin sé nógu stór og rétt í takt til að endurspegla geislann á áhrifaríkan hátt.

Til dæmis, í sjálfvirkum umbúðalínum, greina endurspeglunarskynjarar vörur sem hreyfast á færiband.Rekstraraðilinn leggur skynjarann ​​á aðra hlið færibandsins og slétta endurspeglun hinum megin.Þegar vara fer í gegnum og hindrar geislann, skynjari skynjarinn truflunina og sendir merki til að kalla fram aðgerðir eins og að stöðva færibandið eða flytja vöruna.

Einn af kostum endurskinsskynjara er geta þeirra til að starfa yfir langar vegalengdir og umburðarlyndi þeirra gagnvart fjölmörgum yfirborðseiginleikum.Svo lengi sem nóg ljós endurspeglast geta þeir greint hluti óháð lit eða yfirborðsáferð.Þessi fjölhæfni gerir hugsandi skynjara tilvalin fyrir sjálfvirkni iðnaðar, vélmenni og flokkunarverkefni.

Í gegnum geisla skynjara

Í gegnum geisla skynjara samanstendur af tveimur meginþáttum: sendandi og móttakari, settur á móti hvor öðrum, venjulega í fjarlægð.Sendirinn sendir stöðugt ljósgeisla til móttakarans.Þegar hlutur hindrar þennan geisla, þá greinir móttakari lokunina og breytir honum í rafrænt merki, sem kallar fram skiptingu.

Til að setja upp skynjarann ​​þarf að samræma sendinn og móttakara nákvæmlega.Þetta felur í sér að stilla stöðu þeirra og horn þannig að geisla frá sendinum lendi beint á móttakaranum.Rekstraraðilar verða að huga að umhverfisþáttum eins og bakgrunnsljósi og hugsanlegum truflunum til að forðast rangar kveikjar.

Mynd 7: Geislaskynjari

Til dæmis, við innganginn að stóru vöruhúsi, fylgjast í gegnum geisla skynjara fyrir óviðkomandi inngöngu.Sendirinn og móttakarinn er settur báðum megin við hurðina.Þegar einhver eða hlutur fer um hurðina er geislinn rofinn og kerfið kallar fram viðvörun.

Einn af stóru kostum í gegnum geisla skynjara er geta þeirra til að starfa yfir langar vegalengdir, sem gerir þá tilvalin til að fylgjast með stórum svæðum.Greining er byggð á truflun á geisla, þannig að skynjarinn er ekki viðkvæmur fyrir stærð, lit eða yfirborðsbyggingu hlutarins.Hins vegar verður hluturinn að vera nógu stór til að hylja ljósleiðina alveg milli sendisins og móttakara.

Geislaskynjarar eru mikið notaðir í sjálfvirkni og öryggiskerfi iðnaðar, sérstaklega í umhverfi þar sem þörf er á langvarandi eftirliti og mikilli áreiðanleika.Þeir eru tilvalnir til að greina hluti á framleiðslulínum og fylgjast með háhraða hreyfandi hlutum.Með því að skilja þessar rekstrarupplýsingar geta rekstraraðilar tryggt skilvirka og áreiðanlega notkun í gegnum geisla skynjara í ýmsum forritum.

Diffuse Reflection Sensor

Diffuse endurspeglunarskynjarar sameina sendi og móttakara í einu tæki.Það virkar með því að gefa frá sér ljós og fá ljós dreifður aftur frá hlutnum sem mældur er.Skynjarinn er sérstaklega gagnlegur til að greina hluti með flóknum flötum eða lögun, svo sem efni, tré eða óreglulega lagaðan málm.

Í fyrsta lagi skaltu stilla næmi skynjarans til að passa við endurskinseiginleika mismunandi efna og lita.Rekstraraðilar þurfa að aðlaga búnaðinn út frá sérstökum endurspeglun hlutarins.Þetta tryggir að endurspeglað ljós dugar fyrir móttakarann ​​til að fanga og forðast rangar upplestur vegna of sterks eða of veikra ljóss.

Mynd 8: Diffuse Reflection Sensor

Til dæmis, í sjálfvirkum umbúðakerfum, greina dreifðir endurspeglunarskynjarar merkimiða á umbúðakassa.Rekstraraðilinn aðlagar skynjarann ​​þannig að vélin auðkennir hvern kassa nákvæmlega, jafnvel þó að merkimiðin hafi mismunandi endurspeglun.Þetta krefst nákvæmrar stjórnunar á styrkleika ljóssins og næmi móttakarans.

Diffuse skynjarar geta lent í vandamálum vegna ójafnrar ljósdreifingar, sérstaklega þegar ljósið endurspeglast aftan á hlut er einbeittara en ljósið endurspeglast að framan.Til að leysa þetta vandamál er skynjarinn hannaður með því að nota margra punkta uppgötvunartækni til að draga úr villum.Rekstraraðilar verða að huga að þessum þáttum og ákvarða með tilraunum ákjósanlegasta næmi og losunarhorn til að tryggja nákvæma og áreiðanlega uppgötvun.

Reglulegt viðhald og kvörðun tryggja stöðugan rekstur til langs tíma.Þetta felur í sér að þrífa skynjara linsuna til að koma í veg fyrir að ryk og óhreinindi trufli létt sendingu.

Mismunandi ljósgjafar fyrir sjónskynjara

Ljósgjafinn er mjög mikilvægur fyrir hönnun og virkni sjónskynjara.Nútíma sjónskynjarar nota venjulega einlita ljósgjafa, sem veitir stöðugt, stöðugt ljós, sem gerir kleift að mæla með mikilli nákvæmni og sjónsamskiptum.

Leysir framleiða mjög samhangandi ljósgeisla af spennandi atómum í tilteknum miðli, svo sem gas, kristal eða sérstakt gler.Geislinn sem framleiddur er af leysinum er mjög einbeittur og er hægt að senda yfir langar vegalengdir án verulegrar útbreiðslu.Þetta gerir þau tilvalin fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar staðsetningar og samskipta um langan veg, svo sem ljósleiðara og nákvæmni mælingarbúnað.Í rekstri þurfa leysir nákvæmar orkustjórnun og umhverfisstjórnun til að viðhalda stöðugum afköstum.Vegna hugsanlegrar hættu á hástyrks leysir verða rekstraraðilar að tryggja örugga stjórnun leysir.

Ljósdíóða (ljósdíóða) eru metin fyrir smæð þeirra, mikla skilvirkni og langan líftíma.Þeir gefa frá sér ljós með endurröðun rafeinda og holna í hálfleiðara efni (venjulega N- og P-gerð dópað svæði).Ljósdíóða geta náð yfir breitt úrval af bylgjulengdum frá innrauða til útfjólubláu.Ósamræmda ljós ljósdíóða er hentugur fyrir margvíslegar lýsingar- og vísbendingarforrit, svo sem umferðarljós og snjall lýsingarkerfi.Að dreifa LED er tiltölulega einfalt og þarfnast ekki flókinna öryggisráðstafana eins og leysir.Hins vegar, að tryggja samræmi og endingu LED ljósgjafa krefst nákvæmrar núverandi stjórnunar.

Báðir ljósgjafarnir hafa sína kosti og galla.Valið fer eftir sérstökum kröfum um forrit.Lasers eru oft notaðir í nákvæmni sjón tilraunum og háhraða sjónsamskiptum, en LED eru oftar notuð í neytandi rafeindatækni og merkingarkerfi.

Vísir til vökvastigs byggður á sjónskynjara

Vökvastig vísir byggður á sjónskynjara er nákvæmni mælingartæki sem notar meginreglurnar um ljósbrot og endurspeglun ljóss til að greina breytingar á vökvastigi.Það samanstendur af þremur meginþáttum: innrauða LED, ljósritari og gegnsær prisma.

Mynd 9: Ljósstigskynjari

Þegar prisma þjórfé er útsett fyrir lofti, gengur ljósið frá innrauða LED heildar innri speglun innan prismsins, sem endurspeglar mest af ljósinu að ljósnemanum.Í þessu ástandi fær smári meira ljós og framleiðir hærra merki.

Þegar prisma þjórfé er sökkt í vökva veldur munurinn á ljósbrotsvísitölu milli vökvans og loftsins að nokkurt ljós sleppi við prisma.Þetta veldur því að minna ljós nái ljósritunaraðilanum og dregur þannig úr ljósinu sem það fær og lækkar framleiðsla merkisins.

Uppsetning og kembiforrit:

Gakktu úr skugga um að það sé hreint: Prism ábendingin verður að vera hrein og laus við mengun til að koma í veg fyrir ónákvæmar upplestur.Sérhver óhreinindi eða leifar munu hafa áhrif á ljós íhugun.

Settu skynjarann: Rétt réttu prisma þjórfé skynjarans við væntanlegt svið vökvastigsbreytinga.Stilltu staðsetningu skynjarans þannig að hann skynjar hækkun og fall vökvastigsins nákvæmlega.

Þessi stigvísir er árangursríkur óháð lit eða skýrleika vökvans.Það virkar áreiðanlega í ýmsum fljótandi miðlum, þar á meðal gruggugum eða lituðum vökva.Ljósskynjarar veita aðferð sem ekki er snertingu við mælingu á vökvastigi, draga úr hættu á slit á skynjara og mengun og lengja þar með líftíma búnaðarins.

Notkun sjónskynjara

Ljósskynjarar eru notaðir á mörgum sviðum vegna mikillar næmni og nákvæmni.Hér að neðan er kynning á nokkrum lykilumsóknarsvæðum.

Tölvur og sjálfvirkni búnaðar á skrifstofu: Í tölvum og ljósritunarvélum stjórna sjónskynjarar pappírsstöðu og hreyfingu.Þessir skynjarar tryggja réttan pappírsframleiðslu og útkast við prentun, draga úr sultum og villum.Þau eru einnig notuð í sjálfvirkum lýsingarbúnaði, svo sem skynjaraljósum í gangi eða ráðstefnusalum, sem greina fólk og kveikja sjálfkrafa ljós og slökkva, spara orku og auka þægindi.

Öryggis- og eftirlitskerfi: Í öryggiskerfi eru sjónskynjarar mikið notaðir til að greina afskipti.Þeir greina þegar gluggi eða hurð er opnuð og kveikja á viðvörun.Í ljósmyndun tryggja sjónskynjarar í flass samstillingum að flassið eldar á bestu stundinni fyrir bestu lýsingaráhrif.

Lífeðlisfræðileg forrit: Á læknisfræðilegum sviði fylgjast sjónskynjarar með öndun og hjartsláttartíðni sjúklings.Með því að greina breytingar á endurspegluðu ljósi greina þeir örlítilar hreyfingar á brjósti til að fylgjast með öndunarhraða.Optískt hjartsláttartíðni notar LED til að gefa frá sér ljós í gegnum húðina og greina magn sem frásogast og endurspeglast af blóði til að reikna út hjartsláttartíðni.

Ljósskynjari: Í snjallsímum og spjaldtölvum stilla ljósskynjarar sjálfkrafa birtustig skjásins til að hámarka skjáinn sem byggist á ljósskilyrðum og spara rafhlöðuorku.Þessir skynjarar krefjast nákvæmrar kvörðunar og viðkvæmra viðbragðseinkenna til að laga sig að ört breyttum umhverfisljósum og veita notendum þægilega sjónræna upplifun.

Niðurstaða

Forrit sjónskynjara á ýmsum tæknilegum sviðum sýna víðtæka virkni þeirra og skilvirkan árangur.Frá sjónskynjara til ýmissa hugsandi og geisla skynjara, hver tegund sjónskynjara hefur einstaka kosti og getur mætt mismunandi skoðunarþörf.Í sjálfvirkni iðnaðar veita þeir mikla nákvæmni uppgötvun og stjórnun;Í neytandi rafeindatækni bæta þeir upplýsingaöflun búnaðarins;Í lífeðlisfræði og umhverfiseftirliti tryggja þau nákvæmni og áreiðanleika gagna.Í framtíðinni, með stöðugu framförum og nýsköpun tækni, munu sjónskynjarar gegna mikilvægara hlutverki á fleiri nýjum sviðum og stuðla að þróun ýmissa atvinnugreina í átt að upplýsingaöflun og sjálfvirkni.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Er sjónskynjari hliðstæður eða stafrænn?

Ljósskynjarar geta verið hliðstæður eða stafrænir, allt eftir hönnun þeirra og gerð framleiðsla merki.Analog sjónskynjarar framleiða stöðugt mismunandi spennumerki sem er í réttu hlutfalli við ljósstyrk sem greint var.Stafrænir sjónskynjarar framleiða stafræn merki, svo sem tvöfaldur kóða, sem venjulega er breytt úr hliðstæðum merkjum í gegnum innbyggðan hliðstæða til stafrænan breytir.

2. Hver eru kostir sjónskynjara?

Helstu kostir sjónskynjara eru:

Mikil næmi og nákvæmni: fær um að greina veik ljós merki og lúmskur breytingar á hlut.

Mæling án snertingar: Mæling er hægt að framkvæma án snertingar eða truflana við markmiðið, sem hentar til að greina brothætt eða hættuleg efni.

Hröð viðbragðstími: fær um að bregðast fljótt við sjónbreytingum í umhverfinu, hentugur fyrir kraftmiklar mælingar.

Víðtæk aðlögunarhæfni: Getur unnið við margvíslegar umhverfisaðstæður, þar með talið hörð eða hættulegt umhverfi.

3.. Hvernig á að prófa sjónskynjara?

Prófun sjónskynjara felur venjulega í sér eftirfarandi skref:

Undirbúðu prófunarumhverfið: Gakktu úr skugga um að umhverfisljósskilyrði uppfylli rekstrarupplýsingar skynjarans.

Tengdu tækið: Tengdu skynjarann ​​við lestrarbúnað, svo sem multimeter eða tölvu.

Kvörðun: Kvarða skynjarann ​​samkvæmt leiðbeiningum framleiðanda til að tryggja nákvæmni.

Notaðu prófunarljós: Notaðu ljósgjafa þekkts birtustigs til að lýsa upp skynjarann.

Lestu og skráðu framleiðsla: Taktu upp framleiðsla skynjarans og athugaðu að hann bregðist við eins og búist var við við breytingar á ljósgjafanum.

4.. Hver er munurinn á sjónskynjara og innrauða skynjara?

Helsti munurinn á sjón- og innrauða skynjara er svið ljósbylgjulengda sem þeir greina.Ljósskynjarar vísa almennt til skynjara sem geta skynjað bylgjulengdir á sýnilegu sviðinu.Innrautt skynjarar greina sérstaklega innrauða ljósbylgjulengdir, sem eru ósýnilegar fyrir mannlegt auga.Innrautt skynjarar eru oft notaðir í hitauppstreymismyndavélum, nætursjónbúnaði og sumum tegundum samskiptabúnaðar.

5. Eru sjónskynjarar óbeinar eða virkir?

Ljósskynjarar geta verið annað hvort aðgerðalausir eða virkir, allt eftir því hvort þeir þurfa ytri ljósgjafa.

Hlutlaus sjónskynjarar: Ekki er krafist viðbótar ljósgjafa, þeir virka með því að greina ljós frá umhverfinu, svo sem sólarljósi eða núverandi lýsingu.

Virkir sjónskynjarar: Krefjast ytri ljósgjafa til að lýsa upp markmiðið og greina síðan ljósið sem endurspeglast eða sent frá markmiðinu.