Bài giảng đo lường cảm biến chương 3

CẢM BIẾN QUANG Phổ ánh sáng Khái niệm • • • • • Độ nhạy sáng V(λ) Cường độ sáng (cd) Mật độ sáng (cd/cm2) Quang thơng lm Cường độ chiếu sáng đại lượng biểu thị độ sáng chiếu mặt phẳng Đơn vị đo Lux (1lx = 1Lumen/m2) • Mối liên hệ cường độ sáng cơng suất tia sáng: lx = 1,47 mW/m2 Cơng nghệ Diode quang • Được chế tạo theo cơng nghệ Planar • Với lớp trung tính (intrinsic) đặt hai lớp P N (SiO2) Tính dẫn điện chúng thay đổi theo mật độ, bước sóng sóng xạ Ngun lý hoạt động: Khi chiếu ánh sáng vào diode làm cho lớp trung gian xuất điện tích e lỗ trống nhờ điện tích mà dòng điện truyền từ lớp P xuống lớp N ( hai diode dẫn điện ) Cường độ ánh sáng mạnh dòng điện qua diode tăng ngược lại, hay diode dẫn mạnh hay yếu phụ thuộc vào cường độ chiếu sáng Quang điện trở • Là phần tử thụ động có giá trị điện trở phụ thuộc vào cường độ chiếu sáng • Các chất bán dẫn thường sử dụng CdS (Cadmium Sulfid), CdSe (Cadmium Selenid), CdTe (Cadmium Tellurid) Ngun lý: •Ngun lý hoạt động: giống diode quang, có ánh sang chiếu vào điện trở giảm xuống nhiều dòng điện qua Nếu khơng có ánh chiếu vào điện trở lớn ( 104Ω đến 109Ω) hay cản trở khơng cho dòng điện qua Transistor quang C N P N E B Phần tử quang điện N P Diode phát quang • Được chế tạo từ GaAsP hay GaP cho vùng phổ ánh sáng nhìn thấy Vật liệu chế tạo thường có hai dạng cơng nghệ: – Đỏ (GaAsP): hàm lượng P chiếm khoảng 40% – Xanh, vàng cam: với vật liệu GaP, • Điện áp dẫn UF diode phát quang phụ thuộc vào vật liệu: – – – – GaAs-IR UF = 1,2V GaAsP (đỏ) LED UF = 1,6V GaP (xanh lá) LED UF = 1,8V GaN (lục) LED UF = 2,4V Optocoupler • Ưu điểm: – hệ số liên kết cao – tần số làm việc cao hơn, thời gian đáp ứng ngắn – độ cách điện cao – việc thiết kế bền vững Cấu tạo ngun lý hoạt động: Ánh sáng từ nguốn sáng tập trung thấu kính hội tụ chiếu thẳng vào vật tia sáng phản xạ từ vật tập trung lên dụng cụ cảm biến vị trí thấu kính thu Nếu vị trí vật ( khoảng cách đến thiết bị đo) thay đổi, hình ảnh vị trí vật hình thành PSD khác trạng thái cân hai ngõ PSD thay đổi hình ảnh vị trí vật hính thành PSD khác trạng thái cân hai PSD thay đổi Cảm biến quang điện tử • Cảm biến quang thu phát độc lập (một chiều, through beam, one way) • Cảm biến quang phản chiếu (retro reflective) • Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflective) Cảm biến quang thu độc lập: (Through beam optoelectronic sensor) Độ tin cậy cao, đáp ứng nhanh Khoảng cách phát xa Khơng bị ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật Retro reflective  Độ tin cậy cao  Giảm bớt dây dẫn  Có thể phân biệt vật suốt, mờ, bóng loáng Cảm biến quang khuếch tán: (Diffuse reflective) Dễ lắp đặt Bò ảnh hưởng màu sắc, bề mặt vật, … Cảm biến quang phản xạ giới hạn: (limited reflective) Nền Bộ phát Bộ nhận Vùng phát PSD (Position Sensitive Detector) [...]... cảm biến vị trí bằng thấu kính thu Nếu vị trí của vật ( khoảng cách đến thiết bị đo) thay đổi, hình ảnh vị trí vật hình thành trên PSD sẽ khác đi và nếu trạng thái cân bằng của hai ngõ ra PSD thay đổi hình ảnh vị trí vật hính thành trên PSD sẽ khác đi và trạng thái cân bằng của hai PSD cũng thay đổi Cảm biến quang điện tử • Cảm biến quang thu phát độc lập (một chiều, through beam, one way) • Cảm biến. .. biến quang phản chiếu (retro reflective) • Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflective) Cảm biến quang thu độc lập: (Through beam optoelectronic sensor) Độ tin cậy cao, đáp ứng nhanh Khoảng cách phát hiện xa Khơng bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật Retro reflective  Độ tin cậy cao  Giảm bớt dây dẫn  Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng loáng Cảm biến quang khuếch tán: (Diffuse reflective)... reflective  Độ tin cậy cao  Giảm bớt dây dẫn  Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng loáng Cảm biến quang khuếch tán: (Diffuse reflective) Dễ lắp đặt Bò ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền … Cảm biến quang phản xạ giới hạn: (limited reflective) Nền Bộ phát Bộ nhận Vùng phát hiện PSD (Position Sensitive Detector) ... Cảm biến quang điện tử • Cảm biến quang thu phát độc lập (một chiều, through beam, one way) • Cảm biến quang phản chiếu (retro reflective) • Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflective) Cảm biến. .. dẫn  Có thể phân biệt vật suốt, mờ, bóng loáng Cảm biến quang khuếch tán: (Diffuse reflective) Dễ lắp đặt Bò ảnh hưởng màu sắc, bề mặt vật, … Cảm biến quang phản xạ giới hạn: (limited reflective)... thẳng vào vật tia sáng phản xạ từ vật tập trung lên dụng cụ cảm biến vị trí thấu kính thu Nếu vị trí vật ( khoảng cách đến thiết bị đo) thay đổi, hình ảnh vị trí vật hình thành PSD khác trạng