بررسی تخصصی مزایا و کاربرد سنسورهای نوری

سنسورهای نور چطور عمل میکنند؟

درک دما و سرعت آسان است زیرا ما آنها را بصورت مستقیم درک  می کنیم. اما  درک نور بسیار پیچیده است. دما و سرعت  خصوصیات  پیچیده ایی دارند، بنابراین به جرم یا اندازه یک جسم بستگی ندارند.

نور را می توان به عنوان یک ویژگی گسترده اندازه گیری کرد ، به این معنی که کل نور جمع آوری شده به اندازه جمع کننده بستگی دارد .

وقتی  که متوجه آشفتگی واحدهای کمیت نور می شوید ، می توانیم بفهمیم که میزان روشنایی با استفاده از سنسورهای نور چگونه تعیین می شود.

فوتودیود
سنسور نور بعضی اوقات از مولفه ای به نام فوتودیود برای اندازه گیری میزان روشنایی استفاده می کنند. هنگامی که پرتوهای نوری به یک فوتودیود برخورد می کنند ، تمایل دارند الکترون را آزاد می کنند که باعث جریان برق می شود.

هرچه نور بیشتر باشد ، جریان الکتریکی نیز قوی تر است. سپس می توان جریان را اندازه گیری کرد تا روشنایی نور را برگرداند. اگر جریان الکتریکی ناشی از نور آشنا به نظر می رسد ، به این دلیل است که این اصل  عملکرد صفحات خورشیدی است که برای تأمین انرژی علائم راه و منازل استفاده می شود. صفحات خورشیدی در واقع سنسورهای نوری بسیار مهم هستند.

عکس مقاومت
نوع دیگر سنسور نور ، مقاومت عکس است. مقاومت عکس یک مقاومت وابسته به نور است ، به این معنی که اگر در روشنایی نوری که به آن تابیده شده تغییر ایجاد شود ، تغییر مقاومت ایجاد می شود.

مقاومت در برابر عکس ارزان تر از دیود عکس است ، اما دقت آن بسیار کم است ، بنابراین بیشتر از آنها برای مقایسه سطح نسبی نور یا به سادگی روشن یا خاموش بودن چراغ استفاده می شود.

بیشتر بخوانید : سنسور القایی و سنجش سرعت چرخش تیغه های توربین بادی

واحدهای حسگر نور

برای  اندازه گیری نور از برخی واحدهای عجیب استفاده می کنند. به عنوان مثال ، لامپ ها معمولاً با استفاده از لومن درجه بندی می شوند ، اما سنسور نور معمولاً در لوکس اندازه گیری می شوند. علاوه بر این ، هر دو لومن و لوکس بر اساس یک واحد پایه ای عجیب و غریب به نام کندلا ساخته می شوند.

کندلا
این واحد برای توصیف شدت نور استفاده می شود، و برای اینکه  چگونه نور قوی برای چشم انسان ظاهر می شود استفاده میشود. هرچه شدت تابش یک پرتو نور بیشتر باشد ، حساسیت چشم انسان به آن بیشتر است. (کندل ها قبلاً به عنوان “شمع” شناخته می شدند )

شدت نور یک شمع طبیعی تقریباً یک عدد است. بیشتر چراغ قوه ها از آینه های پشت لامپ استفاده می کنند تا نور بیشتری را در جهت خروجی متمرکز کنند و بنابراین روشن تر به نظر می رسند.

این به این معنی است که لامپ در یک جهت شدت یافته است ،در حالی که از همان مقدار نیرو استفاده می کنید و از همان مقدار کل نور ساطع می کنید. برای اندازه گیری صحیح خروجی لامپ ، به یک واحد جدید نیاز داریم به نام : لومن.

لومن
لومن برای اندازه گیری شار نوری کل استفاده می شود. یک لامپ ساطع کننده از همه جهات ممکن است دارای شدت نور ۱۰ کندل باشد. به عنوان مثال  داخل چراغ قوه ، به دلیل انعکاس نیمی از خروجی لامپ ، یک آینه در یک طرف لامپ باعث روشن شدن طرف دیگر می شود. شدت نور تا ۲۰ کندل دو برابر می شود ، مهم نیست که نور چگونه منعکس و متمرکز می شود ، این لامپ همیشه ۱۲۶ لومن شار نور تولید می کند.

لوکس
اگر لامپ ها با استفاده از لومن درجه بندی می شوند ، چرا سنسورهای نور باید از واحد دیگری استفاده کنند؟  برای اندازه گیری صحیح شار نوری که توسط سطحی ، به نام روشنایی ، قابل درک است از واحدی به نام لوکس استفاده می کنیم که برابر با یک لومن در هر متر مربع است. در همان فاصله از یک منبع نور ، یک ورق ۱ متر مربع تحت همان نور یک ورق ۱۰ متر مربع قرار می گیرد. ورق بزرگتر ، در صورت اندازه گیری شار نوری در لومن ، ده برابر نور جمع می کند ، اما مساحت آن به همان اندازه بزرگ است ، بنابراین نور همان است. اگر ورق ها به سمت منبع نور حرکت کنند ، زاویه جامد اشغال شده توسط هر ورق افزایش می یابد و بنابراین روشنایی نیز افزایش می یابد. شدت نور و مساحت ورق ها ثابت است  ، اما زاویه جامد اشغال شده افزایش می یابد ، در نتیجه نوری که دریافت می کنند افزایش می یابد. سنسورهای نور باید میزان روشنایی را اندازه بگیرند زیرا این نشان دهنده نور ریخته شده در یک واحد است به این دلیل که آنها نمی توانند بدانند چه زاویه جامدی را اشغال می کنند.

بیشتر بخوانید : تشخیص موقعیت گیره در ربات ها با سنسور القائی

موارد استفاده برای سنسورهای نور

۱-تشخیص محل قرارگیری
سنسورهای نور میزان روشنایی را اندازه گیری می کنند ، که می تواند برای اندازه گیری بیشتر از روشنایی منبع نور استفاده شود. از آنجا که با دور شدن سنسور از نور ثابت میزان روشنایی کاهش می یابد ، می توان از سنسور نور برای اندازه گیری فاصله نسبی از منبع استفاده کرد.
سنسورهای نور تقریباً همیشه یک سطح صاف و یک طرفه هستند ، بنابراین زاویه جامد اشغال شده توسط سنسور در صورت مشاهده از منبع نور می تواند بسته به جهت گیری آن تغییر کند. با سنسور نور عمود بر جهت نور ، بیشترین زاویه جامد ممکن را اشغال می کند. همانطور که سنسور نور از نور دور می شود ، زاویه جامد آن کاهش می یابد ، در نتیجه میزان روشنایی نیز کاهش می یابد ، تا اینکه در نهایت سنسور نور وقتی که موازی با پرتوهای نور است، هیچ نور مستقیم را تشخیص نمی دهد. از این واقعیت می توان برای تعیین زاویه میزان تابش نور بر روی سنسور استفاده کرد.

۲-کنترل روشنایی
سنسورهای نور کاربردهای زیادی دارند . بیشترین کاربرد در زندگی روزمره ما در تلفن های همراه و تبلت ها است. بیشتر الکترونیک های شخصی قابل حمل اکنون دارای سنسورهای نور محیط هستند که برای تنظیم روشنایی استفاده می شوند. اگر دستگاه احساس کند که در یک مکان تاریک قرار دارد ، برای صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش اذیت شدن چشم کاربر با صفحه نمایش بسیار روشن ، روشنایی صفحه را کاهش می دهد.
یکی دیگر از موارد معمول در استفاده از سنسورهای نور ، کنترل چراغ های اتوماتیک در خودروها و چراغ های جلوی خیابان است. استفاده از سنسور نور برای تحریک لامپ در هنگام تاریکی بیرون ، در هنگام روشن شدن نور خورشید باعث کمترین دردسر در روشن شدن چراغ ها می شود و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

بیشتر بخوانید : انواع سنسوردی اکسید کربن و کاربرد آن

۳-کشاورزی
نور خورشید پیامدهای مهمی در کشاورزی دارد. محصولات مختلف به مقادیر مختلف نور خورشید نیاز دارند ، بنابراین مهم است که بدانید کدام یک از زمین ها بیشتر در معرض قرار می گیرند. با تنش بیشتر تأمین آب در مکانهایی مانند یوتا ، کشاورزان یک تعهد مالی و اجتماعی برای محدود کردن مصرف آب دارند ، در حالی که محصولات خود را نیز مرطوب نگه می دارند. یک تاکتیک اتخاذ شده ، آبیاری محصولات در بعد از ظهر یا عصر است ، برای جلوگیری از پختن آفتاب داغ روی آب قبل از اینکه خاک و گیاهان به درستی آن را جذب کنند. می توان از یک سنسور نور برای مدیریت خودکار سیستم بارانی استفاده کرد ، فقط در شرایطی که خورشید درخشان نیست. هنگامی که با سایر تجهیزات نظارت بر هوا برای جمع آوری داده ها در مورد دما ، فشار و رطوبت همراه می شود ، یک سیستم نه تنها می تواند در هنگام کمبود خورشید آبیاری کند ،بلکه بصورت هوشمند باران یا ابرهای ورودی را نیز بهینه می کند تا برنامه آبیاری آن بهینه شود.

۴-امنیت
تشخیص نفوذ به داخل کانتینرها یا اتاق ها یک برنامه امنیتی مهم است. هنگام حمل محموله های گران قیمت ، مهم است که بدانید یک ظرف حمل و نقل باز شده است ، بنابراین پرونده های مربوط به از دست دادن محصول راحت تر حل می شوند. هر بار که ظرف باز می شود می توان از یک  مقاومت در برابر عکس برای ورود به سیستم استفاده کرد ، بنابراین می توان مشخص کرد که سارقان در چه مرحله ای به کانتینر حمله کرده اند ، یا اگر فرستنده صادق نبوده و ادعا کرده است که باید ظرف را دزدیده باشد.
در حالی که سنسورهای نور تنها محصولی هستند که می توانند داده های معنی داری در مورد نور ارائه دهند ، بسیاری از کالاهای دیگر به نور حساس هستند. به عنوان مثال ، نقاشی ها و عکس های روی کاغذ و آثار هنری قدیمی به دلیل قرار گرفتن در معرض نور خورشید ممکن است آسیب ببینند ، بنابراین دانستن اینکه در معرض نور چه مقدار هستند مهم است. هنگام حمل یک اثر هنری ، می توان از سنسور نور برای تأیید اینکه مدت زیادی در آفتاب باقی نمانده استفاده کرد.

در این مقاله سعی کردیم شما را با سنسور نور و کاربرد آن در صنایع بیشتر آشنا کنیم .
امیدواریم این مقاله مفید واقع شود لطفا نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

بیشتر بخوانید : سنسور گاز متان چیست؟چه کاربردهایی دارد؟

سخن آخر :

اتوماسیون صنعتی صنعت تک، یک مجموعه تخصصی آموزش ، معرفی و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار از جمله سنسور فشار ، ترانسمیتر فشار ، پرشر سوئیچ (پرشر سوئیچ دانفوس)و گیج فشار است که به مشتریان خود کمک می کند به راحتی سنسور یا ترانسمیتر مناسب خود را شناسایی و در صورت نیاز خرید کنند. شما همواره می توانید جهت مشاوره و یا راهنمایی با شماره ۰۲۱۴۴۰۳۲۵۷۸ تماس بگیرید.