آشنایی با اپتو کانتر

سنسور نوری چیست؟

سنسور نوری ردیاب الکترونیکی است که نور و یا تغییر در نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. سنسور نوری در بسیاری از مصارف صنعتی کاربرد دارند، برای مثال: لامپی که به طور خودکار در پاسخ به تاریکی روشن است. سنسورهای موقعیت زمانی که یک شی پرتو نور را قطع می کند فعال می شوند.

سنسور نوری در زمره ی حس کننده های راه دور به شمار می روند . یعنی تماس فیزیکی با کمیت مورد اندازه گیری ندارند . این سنسورها بر اساس ارسال امواج مادون قرمز مدوله شده و دریافت بازتابش این امواج از سطوح مختلف عمل می کنند.

انواع سنسور نوری:

1- سنسورنوری یک طرفه

2- سنسورنوری دو طرفه یا مقابل هم

3- سنسورنوری رفلکتوری آینه دار

سنسور نوری اشعه های نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. این وسیله کمیت فیزیکی نور را اندازه گیری کرده و سپس آن را به شکلی که برای وسیله قابل خواندن باشد برمی گرداند. سنسور نوری به طور کلی بخشی از یک سیستم بزرگتر است که ادغام یک منبع نور، یک دستگاه اندازه گیری و سنسور نوری را انجام می دهد. این وسیله اغلب به ماشه الکتریکی متصل می شود. ماشه به تغییر در سیگنال در داخل حسگر نور واکنش نشان می دهد. سنسور نوری می تواند تغییرات یک یا چند پرتو نور را اندازه گیری کند. زمانی که تغییری اتفاق می افتد ، حسگر نور به عنوان یک ماشه فوتوالکتریک ، افزایش و یا هر دو خروجی الکتریکی کاهش می یابد.

آشنایی با ماژول اپتو کانتر

ماژول اپتوکانتر در واقع فرستنده گیرنده مادون قرمز بوده که قابلیت شمارش اجسام  ورودی از داخل شیار مربوط به فرستنده  و گیرنده را دارد.
بر روی این ماژول کلیه قطعات و سنسورهای لازم قرار گرفته و توسط یک مقایسه­ گر، آشکارسازی انجام شده و در خروجی بصورت دیجیتال 0 یا 1 ظاهر می شود.

همان طور که د تصویر بالا مشاهده می کنید، قسمت گیرنده از یک دیود نوری (LED) و قسمت فرستده از یک ترانریستوری که با تابش نور بایاس می شود ( فوتو ترانزیستور) تشکیل شده است.

برای بایاس LED معمولا از یک ولتاژ DC استفاده می شود که این ولتاژ را به نور مادون قرمز تبدیل می کند. نور تولید شده به بیس فوتو ترانزیستور در طرف دیگه اپتو کانتر تابیده شده و فوتو ترانزیستور مجددا این نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. پس سیگنال خروجی جنس الکترونیکی است.

برای اپتوکانترهای معمول، ولتاژ راه اندازی دیودد در حدود 1.2 تا 1.6 ولت و همچنین جریان معمول ورودی بین 5 تا 20 میلی آمپر است.

در شکل بالا مدار راه اندازی یک اپتو کانتر را مشاهده می کنید

وقتی شیئی مانع عبور از پرتوی مادون قرمز نمی شود، این پرتو به بیس فوتوترانزیستور تابیده شده، ترانزیستور در ناحیه ی اشباع خود قرار گرفته و ولتاژ کالکتور ترانزیستور که همان ولتاژ خروجی است، در سطح منطقی 0 قرار می گیرد. علت استفاده از مقاومت بسیار بزرگ R2 در کاکلتور ترانزیستور هم ، همین قرار گرفتن ولتاژ خروجی در سطح منطقی صفر در زمان هدایت ترانزیستور است

ولی اگر جسمی مانع عبور پرتو شود، ترانزیستور در ناحیه قطع گرفته، جریانی از کالکتور ترانزیستور عبور نکرده  و ولتاژ خروجی در سطح منطقی 1 قرار می گیرد.

همچنین مقاومت R1  برای محافظت از LED قرار گرفته شده و مقدار آنبین 180 تا 450 اهم است.

آی سی اشمبت تریگر نیز برای بافر کردن سیگنال و حذف نویز سیگنال خروجیست

اگر با وجود آی سی اشمیت تریگر هم چنان سیگنال خروجی دارای نویز بود، میتوان از آی سی 555 و مدار زیر نیز استفاده کرد

 

از مدار زیر نیز می توان برای اتصال اپتوکانترر به میکروکنترلر استفاده کرد.

 

وقتی نور به گیرنده میرسد،  پایه معکوس کننده op amp زمین شده و وقتی نور بهش نمیرسد 5 ولت روی پایه op amp می افتد
فقط کافیی است خروجی را به تایمر/کانتر میکروکنترلر داده و مقدار TCNT رو بخوانیم.

دیود نشان داده در شکل نماد اپتو کانتر است.
همچنین پایه ی 4 آپ امپ به 5 ولت و پایه ی 11 آپ امپ به زمین وصل می شود.

کاربردهای اپتوکانتر:

از این ماژول می توان در رباتیک به منظور کنترل سرعت دور موتور و یا حتی در خط تولید به منظور شمارش اجسام عبوری استفاده کرد.

برای اندازه گیری سرعت چرخش موتور محور, معمولا از روش دورشماری استفاده می شود. این عمل با استفاده از صفحه ای سوراخ دار به نام انکدر که به انتهای محور موتور متصل می شود و یک شمارشگر نوری (اپتوکانتر Optocounter) انجام می گیرد. موتورهای انکدردار را می توان به سهولت در بازار یافت. در اینگونه موتورها, شفت از قسمت انتهایی بیرون آمده و انکدر به آن متصل شده است. شمارشگر نوری نیز از یک دیود فرستنده و یک دیود (ترانزیستور) گیرنده مادون قرمز تشکیل شده است. این شمارشگر نوری باید طوری قرار گیرد که شکاف های موجود روی انکدر در حال چرخش, به طور صحیح از مقابل شکاف ارسال و دریافت پرتو مادون قرمز موجود روی شمارشگر نوری عبور کنند و در غیر این صورت, نمی توان عمل تولید پالس و شمارش را به درستی انجام داد.

زمانی که پرتو مادون قرمز از فرستنده به گیرنده می رسد, ترانزیستور نوری  (تراشه اپتوکانتر Optocounter) به اشباع می رود. هنگامی که جسمی بین شکاف شمارشگر نوری قرار می گیرد و مانع از رسیدن پرتو مادون قرمز به ترانزیستور گیرنده می شود, ترانزیستور به حالت قطع می رود و پایه کلکتور C ترانزیستور در سطح یک منطقی قرار می گیرد. به این ترتیب با چرخش انکدر و عبور شکاف های روی آن از مقابل شکاف های شمارشگر نوری, یک قطار پالس مربعی در پایه کلکتور C ترانزیستور تولید می شود. فرکانس این موج مربعی با سرعت چرخش محور رابطه مستقیم دارد. تنها کاری که باید پس از این مرحله و در مدت زمانی معین انجام بگیرد, شمارش تعداد پالس های تولید شده در خروجی شمارشگر نوری است, به این ترتیب, می توان سرعت چرخش محور را که معمولا بر حسب دور بر دقیقه (RPM) یا دور بر ثانیه (RPS) محاسبه می شود, به دست آورد.

معرفی چند آی سی اپتو کانتر

ماژول اپتوکانتر Q15

این ماژول برای راه اندازی و استفاد از اپتوکانتر می باشد. کاربردهای اپتوکانتر شامل، سنجش سرعت، تشخیص عبور اجسام از بین شکاف آن و… می باشد.

توجه: این ماژول دارای یک خروجی آنالوگ نیز هست که کاربردی ندارد.

  • ولتاژ کاری: 3.3 الی 5 ولت
  • دارای خروجی دیجیتال با جریان 15 میلی آمپر برای راه اندازی رله، آلارم ، ال ای دی و…
  • امکان اتصال به انواع میکروکنترلر
  • دارای ال ای دی نمایش دهنده وضعیت خروجی
  • ابعاد: 3.2X1.4 سانتی متر
  • پهنای شیار سنسور: 5 میلی متر

ماژول اپتوکانتر FC-33

  • ولتاژ کاری: 3.3 الی 5 ولت
  • دارای خروجی دیجیتال با جریان 15 میلی آمپر برای راه اندازی رله، آلارم ، ال ای دی و…
  • امکان اتصال به انواع میکروکنترلر
  • دارای ال ای دی نمایش دهنده وضعیت خروجی
  • ابعاد: 23X23 میلی متر
  • پهنای شیار سنسور: 10 میلی متر

درباره ی Rezair

کارشناسی مهندسی برق الکترونیک ، علاقه مند به برنامه نویسی میکروکنترلرها

همچنین ببینید

مخابرات ماهواره (قسمت چهارم)

مقدمه : در این قسمت از روایط فرکانسی در ماهواره و تداخلات فرکانسی می گوییم …

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سیزده − 4 =