Slide thuyết trình cảm biến quang Kỹ thuật cảm biến

TRƯỜNG …

CẢM BIẾN QUANG
Giảng viên :…
Nhóm thực hiện : Nhóm 12


NỘI DUNG THUYẾT
TRÌNH

Khái
niệm
về &
ánh
Ứng
dụng
sáng

Nguồn
Phần tử
Hiệu ứng
sáng
nhạy
Quang
của cảm
sáng
điện
biến
Quang
điện
Các loại

Một số
Cảm
biến
Cảm biến
cảm biến
mạch
laze
Sợi quang
quang điện
Và
Ứng dụng


1. Khái niệm về ánh sáng
Ánh sáng là dạng sóng điện từ cảm nhận
được bằng mắt hoặc các thiết bị cảm biến
ánh sáng.
Nó có phổ màu rộng, từ tia X và tia gamma
đến hồng ngoại và sóng truyền hình.
Ánh sáng di chuyển thẳng và có thể truyền
qua khơng gian và các chất liệu khác.


1. Ứng dụng của ánh sáng
Chiếu sáng: Tạo nguồn sáng trong khơng gian sống
và làm việc.
Cơng nghệ màn hình: Hiển thị hình ảnh và thơng tin trên các màn
hình LCD và OLED.
Cảm biến ánh sáng: Đo lường mức độ ánh sáng trong
mơi trường.

Truyền thơng quang: Truyền tín hiệu với tốc độ cao qua hệ thống
truyền thơng quang.

Y khoa: Chẩn đốn và điều trị bệnh trong lĩnh
vực y khoa.


2. Hiệu ứng quang
điện

Là hiện tượng khi ánh sáng chiếu lên một bề mặt
kim loại,
các electron trong kim loại được kích thích và thốt
khỏi bề mặt.

Hiệu ứng quang điện có thể quan sát được trên
kính điện lá vàng
Tia UV được chiếu vào tấm kim loại, dẫn đến sự phát xạ các quang điện tử. Điều
này làm cho các điện tử thừa trên thanh trung tâm và lá vàng bị loại bỏ, do đó, lá
vàng bắt đầu rơi trở lại thanh trung tâm. Điều này là do chúng trở nên ít tích điện
âm hơn, và do đó ít đẩy lùi


2. Hiệu ứng quang
điện

Nguyên lý hoạt động :
Cảm biến quang điện sử dụng nguyên lý hiệu ứng quang điện để phát hiện và đo
lường ánh sáng.
Khi ánh sáng chiếu vào cảm biến, hiệu ứng quang điện xảy ra và dòng điện phát

sinh.
Dịng điện được đo và chuyển đổi thành tín hiệu điện tử để đưa ra thông tin về


3. Nguồn sáng của cảm biến
quang điện
Cảm biến quang điện sử dụng nguồn
sáng để tạo ra ánh sáng để chiếu lên
mẫu hoặc vật thể cần đo.

Nguồn sáng Laze

Nguồn đèn sợi đốt

Nguồn sáng hồng ngoại


3. Nguồn sáng của cảm biến
quang điện

Khái niệm: Là một loại bóng đèn dùng để chiếu sáng khi bị
đốt nóng, dây tóc là bộ phận chính để phát ra ánh sáng,
thông qua vỏ thủy ...

Nguồn đèn sợi đốt

Cấu tạo: một sợi dây wonfram đặt trong một ampoule bằng
thủy tinh
hoặc thạch anh có chứa chất khí hiếm hoặc halogen để giảm
bay hơi sợi đốt.

Đặc điểm ánh sáng được tạo ra :
 Thơng lượng lớn, dải phổ rộng.
 Qn tính nhiệt lớn, không thể thay đổi bức xạ một
cách tức thời, tuổi thọ thấp
Trong thực tế người ta không dùng đèn sợi đốt để làm
nguồn sáng cho cảm biến quang


3. Nguồn sáng của cảm biến
quang điện

Nguồn sáng hồng ngoại

Khái niệm: Diode phát sáng hồng ngoại (IR LED) là một
đèn LED mục đích đặc biệt phát ra các tia hồng ngoại có
bước sóng từ 700nm đến 1 mm
Đặc điểm của ánh sáng được tạo ra:
 Thời gian hồi đáp nhỏ cỡ ns do đó có thể điều chế bằng
nguồn ni, phổ ánh sáng hoàn toàn xác định, độ tin
cậy cao, độ bền tốt.
 Thông lượng tương đối nhỏ và nhạy với với nhiệt độ
Hầu hết các loại cảm biến quang thông thường trong công
nghiệp đều dùng LED hồng ngoại để làm nguồn sáng.


3. Nguồn sáng của cảm biến
quang điện
Khái niệm: là một nguồn sáng phát ra ánh sáng
có cường độ lớn dựa trên hiện tượng phát xạ cảm

ứng.

Nguồn sáng Laze
Đặc điểm của tia laser:
 Rất đơn sắc, độ chói lớn, rất định hướng và
có tính liên kết mạnh.
 Bước sóng hồn tồn xác định, thơng lượng
lớn, và có khả năng nhận được một chùm tia
rất mảnh với độ định hướng cao và truyền
nhận trên khoảng cách rất lớn.
 Trong thực tế người ta thường dùng nguồn
sáng laser cho các cảm biến công nghiệp


4. Phần tử nhạy sáng của cảm biến
quang điện
Cảm biến quang điện sử dụng các phần
tử nhạy sáng để chuyển đổi ánh sáng
thành tín hiệu điện

Photocell

Photodiode

Phototranzitor


4. Phần tử nhạy sáng của cảm biến
quang
điện

Photocell, còn được gọi là cell quang điện, là một loại phần tử
nhạy sáng cơ học.
Cấu tạo: Gồm một ống thủy tinh chứa chất nhiễu như selenium hoặc
cadmium sulfide.
Nguyên lý hoạt động: Khi ánh sáng chiếu vào, trở kháng của
photocell thay đổi, tạo ra một tín hiệu điện tử tỉ lệ thuận với
cường độ ánh sáng.

Photocell
Đặc điểm ứng dụng: Thường
được sử dụng trong các ứng
dụng đo đạc ánh sáng, điều
khiển ánh sáng tự động.


4. Phần tử nhạy sáng của cảm biến
quang
điện
Photodiode là một loại phần tử nhạy sáng bán

Photodiode

dẫn.
Cấu tạo: Bao gồm một diode bán dẫn được thiết kế để
nhạy sáng.
Nguyên lý hoạt động: Khi ánh sáng chiếu vào,
photodiode tạo ra một dòng điện tỉ lệ thuận với cường
độ ánh sáng.

Đặc điểm ứng dụng: Thường được

sử dụng trong các ứng dụng đo
đạc ánh sáng, đọc mã vạch, và
truyền thông quang.

Anode

Cathode


4. Phần tử nhạy sáng của cảm biến
quang
điện
Phototransistor là một loại phần tử nhạy sáng
bán dẫn với khả năng khuếch đại tín hiệu.
Cấu tạo: Gồm một transistor bán dẫn và một
nguồn sáng kích thích.

Phototranzitor

Đặc điểm ứng dụng: Thường
được sử dụng trong các ứng
dụng đo đạc ánh sáng, đèn
cảm biến, và điều khiển tự
động.

Nguyên lý hoạt động: Khi ánh sáng chiếu vào,
phototransistor tạo ra một dịng điện hoặc tín hiệu
điện tử tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng.

5. Các loại cảm biến quang điện
Cảm biến quang điện được phân loại dựa trên vị trí
nguồn sáng và thu sáng.

Cảm biến quang
điện thu phát tách

Cảm biến thu phát 1
phía sử dụng gương

Cảm biến thu phát phía
sử dụng phản xạ khuếch


5. Các loại cảm biến quang điện
Cấu tạo: Bao gồm một nguồn sáng và một bộ
thu sáng tách biệt.
Đặc điểm ứng dụng: Thường được sử dụng
trong các ứng dụng đo khoảng cách, đo tốc độ,
đọc mã vạch, và truyền thông quang.

Cảm biến quang
điện thu phát tách
biệt


5. Các loại cảm biến quang điện
Cấu tạo: Bao gồm một nguồn sáng và một bộ
thu sáng được gắn kết với một gương phản xạ.
Đặc điểm ứng dụng: Thường được sử dụng

trong các ứng dụng phát hiện vật thể, đo
khoảng cách, và kiểm sốt vị trí.

Cảm biến thu phát 1
phía sử dụng gương
phản xạ


5. Các loại cảm biến quang điện
Cấu tạo: Bao gồm một nguồn sáng và một bộ
thu sáng được đặt cạnh nhau và sử dụng một
bề mặt phản xạ khuếch tán.
Đặc điểm ứng dụng: Thường được sử dụng
trong các ứng dụng phát hiện vật thể, đo mức
chất lỏng, kiểm tra chất lượng, và kiểm sốt vị
trí.
Cảm biến thu phát phía
sử dụng phản xạ khuếch
tán


6. Cảm biến sợi
quang

Cảm biến sợi quang sử dụng hiện tượng phản xạ
toàn phần trong sợi quang để đo và truyền tín hiệu.
Cấu tạo chung của cảm biến sợi quang bao gồm
một sợi quang truyền tín hiệu và một bộ thu phát
ánh sáng.

6. Cảm biến sợi
quang
Đặc điểm của cảm biến sợi quang:

 Độ nhạy cao: Cảm biến sợi quang có độ
nhạy cao đối với biến đổi ánh sáng và nhiệt
độ, cho phép đo lường chính xác.
 Khơng bị nhiễu điện từ: Vì tín hiệu được
truyền qua sợi quang, cảm biến sợi quang
khơng bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ.
 Kích thước nhỏ gọn: Cảm biến sợi quang có
kích thước nhỏ, phù hợp cho các ứng dụng
có khơng gian hạn chế.