سنسور مجاورتی فتوالکتریکی نشری

سنسور مجاورتی فتوالکتریکی نشری:
همانند سنسور نوع انعکاس به عقب، در سنسور مجاورتی فتوالکتریکی نشری (Diffuse) نیز گیرنده و فرستنده در یک محفظه نصب شده اند.

اما در این نوع سنسور، شی هدف مانند یک منعکس کننده عمل می کند و تشخیص بر اساس نور بازتاب شده توسط شی انجام می گیرد.

فرستنده پرتوی از نور را ارسال می کند که در تمام جهات پخش می شود و ناحیه تشخیص را پر می کند. اگر یک شی وارد این ناحیه شود، آن گاه بخشی از این نور را به سمت گیرنده بازتاب می دهد.

در نتیجه زمانی که نور به اندازه آستانه توسط گیرنده دریافت شود، شناسایی انجام می شود و خروجی سنسور بسته به این که سنسور نوع Dark-ON یا Light-ON باشد، به حالت ON یا OFF تغییر می یابد. این نوع سنسورها در شیرهای آب اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرند.

زمانی که دست ها زیر شیر قرار داشته باشند، مانند یک منعکس کننده عمل می کنند و منجر به تغییر وضعیت فلکه شیر می شوند.

چون انعکاس توسط شی هدف انجام می گیرد، بنابراین سنسورهای مجاورتی فتوالکتریک نوع نشری همیشه با توجه به جنس شی منعکس کننده و مشخصه های سطح، ساخته می شوند.

یک شی هدف با بازتابندگی بسیار پایین یا فاقد بازتابندگی (مانند یک کاغذ مات سیاه)، در مقایسه با یک شی سفید و براق دارای توان بازتابندگی بسیار کمتری است. اما حساسیت این نوع سنسور به مشخه های سطح، که ممکن است یک ضعف به نظر برسد، در واقع یک نقطه قوت است.

زیرا باعث می شود سنسورهای نشری به رنگ وابستگی داشته باشند و در بعضی کاربردها که لازم است تا اشیا سیاه و سفید از یکدیگر تمایز داشته باشند و یا در کاربردهای کنترل کیفیت، این نوع سنسورها کارایی خاصی می یابند.

در شکل زیر نمایی از طرز کار سه نوع سنسور مجاورتی فتوالکتریک (Through-Beam، Retro-reflective و Diffuse) نشان داده شده است.

از آن جا که فقط به نصب خود سنسور احتیاج است، در نتیجه نصب این نوع سنسورها از سایر انواع سنسورهای فتوالکتریک بسیار آسان تر است.

انحراف در فاصله اندازه گیری و نیز تریگرهای اشتباه ناشی از انعکاس توسط محیط پس زمینه، باعث شده است تا انواع مختلفی از این سنسورها گسترش یابند که توانایی تمرکز بر روی هدف خاصی دارند و فقط شی هدف را می بینند، در نتیجه از نویز پس زمینه صرف نظر می کنند.

برای تمرکز بر روی هدف، دو روش اصلی وجود دارد. مهم ترین و متداول ترین این روش ها، تکنولوژی میدان ثابت نام دارد.

در این حالت نیز فرستنده درست مانند سنسور فتوالکتریک نشری معمولی، شعاعی از نور را ارسال می کند، اما تفاوت در این است که این بار نور به سمت دو گیرنده ارسال می شود. یکی از این گیرنده ها بر روی نقطه هدف مطلوب (Sweet Spot) متمرکز شده است.

گیرنده دیگر بر روی پس زمینه با گستره فراگیر (Long-Range Background) تمرکز کرده است. سپس یک مقایسه کننده مشخص می کند که آیا شدت نور دریافتی توسط گیرنده اول بیشتر است یا نور دریافت شده توسط گیرنده دوم.

توجه کنید که فقط زمانی سنسور خروجی تولید می کند که مقدار نور دریافت شده توسط گیرنده اول بیشتر باشد.

روش دوم برای تمرکز، روش قبل را یک گام به جلوتر می برد. در این روش آرایه ای از گیرنده ها با قابلیت تنظیم مسافت اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند. این گیرنده ها به یک پتانسیومتر برای تنظیم مسافت مجهز هستند.

این نوع سنسورها در نقطه از پیش تنظیم شده بهترین عملکرد خود را دارند. همچنین با استفاده از این روش، سنسورها قادر به تشخیص اجسام بسیار کوچک خواهند بود و نیز توانایی فوق العاده ای در تشخیص رنگ می یابند.

مزیت دیگر این روش، در این است که تلرانس بالاتری را در مشخصه های قطع ناحیه هدف فراهم می کند.

با این همه، کیفیت سطح هدف مانند براق بودن یا مات بودن، می تواند منجر به نتایج متفاوتی شود و نیز اجسام با توان بازتاب بسیار زیاد، در خارج از ناحیه اندازه گیری هم می توانند منجر به دریافت نور کافی توسط گیرنده برای تولید خروجی شوند، مخصوصا اگر گیرنده ها به صورت الکتریکی تنظیم شده باشند.

برای غلبه بر این محدودیت، گاهی از روشی به نام سرکوب پس زمینه توسط سه گوش سازی (Background Suppression by Triangulation) استفاده می شود. نمایی از اصول کار این روش در شکل زیر دیده می شود.

سنسور فتوالکتریکی که با این روش کار می کند، درست مانند نوع معمولی سنسور نشری میدان ثابت، پرتوی از نور را منتشر می کند، اما به جای تشخیص شدت نور دریافتی، این روش کاملا به زاویه نور دریافتی توسط سنسور بستگی دارد.

به این منظور، سنسور از دو یا تعداد بیشتر گیرنده ثابت همراه با لنزهای متمرکز استفاده می کند.

زاویه دریافت نور توسط گیرنده ها به صورت مکانیکی تنظیم می شود که اجازه تنظیم زاویه قطع بین هدف و پس زمینه را می دهد. گاهی این مقدار تا اندازه 0٫1 میلی متر نیز کوچک می شود.

این روش زمانی که پس زمینه با انعکاس بالا وجود داشته باشد یا تغییر رنگ شی هدف یک مشکل محسوب شود، از قابلیت اعتماد بسیار بالاتری برخوردار است؛ زیرا انعکاس و رنگ بر روی شدت نور بازتابانده شده تأثیر می گذارند، اما نمی توانند روی زاویه انعکاس مورد استفاده در این روش تأثیر بگذارند.