Optische sensoren

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Tekst in subscript
Optische sensoren
Optische sensoren.jpg
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Boris Pris en Gijs de Vries
Jaar: 2009

Inhoud

Beschrijving en eigenschappen

Een optische sensor zendt een lichtstraal uit waarvan onderbreking of reflectie leidt tot het schakelen van de uitgang. Een foto-elektrische omzetter in de ontvanger zet het licht om in een verwerkbaar signaal. De zender zendt een gemoduleerde lichtstraal uit om storing door vreemd licht de minimaliseren. Er zijn drie soorten optische sensoren:

  • Objectreflectie
  • Reflector reflectie
  • Eenrichtingsreflectie

Objectreflectie

Bij dit type zitten de zender en ontvanger in dezelfde behuizing. Wanneer de lichtstraal van de ontvanger (gedeeltelijk) wordt tegengehouden door een object, wordt de lichtstraal weerkaatst. Dit type sensor wordt meestal gebruikt als de afstand tussen object en sensor klein is. De gevoeligheid van dit type sensor kan worden ingesteld.

Reflector reflectie

Bij reflector sensoren zitten de zender en ontvanger ook in dezelfde behuizing. Maar in plaats van reflectie tegen een object, wordt er bij dit type sensor een spiegel gebruikt. De gereflecteerde lichtstraal komt in de ontvanger terecht. Als er een object tussen de sensor en spiegel komt, wordt de lichtstraal onderbroken en wordt zo het object gedetecteerd. Belangrijk bij dit soort sensoren is dat het object maar weinig licht doorlaat. Als het object compleet transparant is, wordt het object niet gedetecteerd.

Eenrichtingsreflectie

Dit type sensor bestaat uit twee onderdelen: Een aparte zender en ontvanger, die tegenover elkaar geplaatst worden. Bij het monteren van de sensor is instellen van de lichtstraal noodzakelijk. Het zendvermogen van het licht kan worden ingesteld met een potentiometer.

Toepassingen

Sensoren worden gebruikt voor: controle, regeling, bescherming, testen, kwaliteitscontrole en tellen. Maar vaak worden sensoren gebruikt voor metingen van: temperatuur, kracht, druk, straling, pH-waarde, waterniveau, verplaatsing, vochtigheid, snelheid en magnetische en elektrische velden.

Toepassing in bestaande producten: C

  • Computer muis; in een conventionele muis wordt gebruik gemaakt van een Infrarood (IR) lichtbron en IR sensor voor detectie en vertaling van beweging. In een optische muis wordt gebruik gemaakt van een LED-lichtbron, en CMOS-optische sensor. Afbeeldingen van het oppervlak worden vergeleken en vertaald in richting en grootte van de beweging. Door de LED door gebundeld laserlicht te vervangen, wordt de nauwkeurigheid vergroot.
  • Rookmelder; in een optische rookmelder wordt gebruik gemaakt van twee gescheiden kamer s. Eén met Lichtbron en ontvanger, de ander met optische sensor. Indien de kamers zich vullen met rook, wordt het licht van de lichtbron geabsorbeerd en verstrooid, en opgevangen door de sensor. De intensiteit van de rook bepaald de hoeveelheid licht dat wordt opgevangen door de sensor.
  • Digitale Camera; in een digitale camera wordt gebruik gemaakt van een beeldsensor, die de elektromagnetische straling (licht) omzet in een elektrisch signaal. Beeldsensor bestaat uit een grote hoeveelheid optische sensoren. Een CCD-sensor (chargecouplet device) is nauwkeurig en geeft een zuiver beeld. Een CMOS-sensor (complementary metal oxide semiconductor) is goedkoop, heeft een laag stroomverbruik, maar heeft last van ruis en is minder nauwkeurig. De CMOS-sensor is meer geschikt voor kleine, goedkopere producten.
  • Kleine elektronica; in kleine consumenten producten als bijvoorbeeld mobiele telefoons, wordt gebruik gemaakt van optische sensoren om het product interactief te maken met de omgeving waarin het wordt gebruikt. Bijvoorbeeld door de lichtintensiteit van het scherm van een mobiele telefoon aan te passen aan de hoeveelheid licht in de ruimte van gebruik.
  • Overige toepassingen; optische sensoren kunnen ook worden toegepast in het monitoren van: milieu, rivierwater, drinkwater kwaliteit, klimaat, kwaliteit voedsel of water kwaliteit. Ook in de biometrie worden optische sensoren gebruikt, bijvoorbeeld voor het digitaal scannen van vingerafdrukken of irissen.

Voordelen

  • Optische sensoren gebruiken (meestal) infrarood licht, dat niet zichtbaar en dus niet schadelijk is voor het menselijk oog
  • Optische sensoren kunnen gebruikt worden om kleuren te detecteren
  • Objecten kunnen over grote afstanden gedetecteerd worden
  • Hoge nauwkeurigheid (vooral bij eenrichtingsreflectie)
  • Optische sensoren zijn licht en compact
  • Groot bereik
  • Elektromagnetisch immuun
  • Redelijk goedkoop

Nadelen

  • Hoeveelheid weerkaatst licht is afhankelijk van: Grootte voorwerp, dichtheid, kleur, oppervlak, structuur
  • Hoeveelheid weerkaatst licht is ook afhankelijk van the invalshoek van het licht

Milieuaspecten

Optische sensoren worden vaak gebruikt in onderzoeken op het gebied van milieu. Er zijn Multi-spectrale sensoren, troebelheid sensoren, fotometers en fluorescentiemeters. Het gebruik van optische sensoren draagt dus bij aan een beter en schoner milieu. Optische sensoren maken vaak gebruik van LED-technologie, waarvan gebruik niet schadelijk is voor het milieu. De mate van milieubewuste productie van optische sensoren is per leverancier verschillend.

Voorbeelden

Voorbeelden van verschillende optische sensoren: van links naar rechts; optische sensor iPhone, CCD-senor Canon, Afstandssensor, beweging detectie sensoren en sensor met optische vezels.

Optische sensoren.jpg

Leveranciers en kenniscentra

  • Vakgroep technische natuurkunde en fotonica. F. Berghmans, email: fberghma@vub.ac.be. Inhoud: belangrijke principes van optische meettechnieken, het kiezen van geschikte meettechnieken voor meetproblemen en ontwikkeling van optische sensors met gebruik van optische vezels.
  • Introduction to Instrumentation, Sensors and Process Control, W. Dunn, Artech House
  • Optical Measurement Techniques and Applications, P. Rastogi (ed.), Artech House
  • Optical Sensors – Industrial, Environmental and Diagnostic Applications, N. Narayanaswamy and O. Wolfbeis (eds.), Springer
  • Optical Fiber Sensor Technology, K. Grattan and B. Meggitt (eds.), Chapman & Hall

Leveranciers:

Andere referenties zijn:

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen