UNIVERZITET CRNE GORE
Elektrotehnički fakultet -Podgorica
S E M I N A R S K I R A D
Tema:
Optički senzori i optički davači položaja
Perdmet:
Računarske periferije i interfejsi
Profesor: Zoran Mijanović
Student: Safet Bukvić 6/03
Podgorica, februar 2007.godine
Sadržaj:
1. UVOD
-------------------------------------------------------------------------------------- 2
2.Optički senzori
----------------------------------------------------------------------------- 3
2.1. Optički senzori blizine------------------------------------------------------------------ 4
2.1.1. Difuzni senzori
------------------------------------------------------------------------------ 4
2.1.2. Retroreflektujući
---------------------------------------------------------------------------- 6
2.1.3. Transmisioni senzori
----------------------------------------------------------------------- 7
2. 2. Optički blizinski prekidači------------------------------------------------------------- 8
2.3.Digitalni koderi i davači položaja------------------------------------------------------ 9
2.3.1. Jednokanalni inkrementalni davač položaja
------------------------------------------ 9
2.3.2. Dvokanalni inkrementalni davač položaja
--------------------------------------------- 12
3. Primena optičkih davača položaja – primeri
--------------------------------------- 16
Literatura
-------------------------------------------------------------------------------------- 17
1
2. Optički senzori
Optički senzori imaju veliku primenu u davačima položaja, brojačima, raznim kontrolnim
uređajima itd. Drugi termin za ovu grupu senzora koji se često koristi jesu optoelektronski senzori.
Optički senzori koriste fotoelektrična svojstva pojedinih poluprovodničkih materijala tj.
mogućnost pretvaranja električnog signala u svetlost (LED) i mogućnost promene vidljivosti
poluprovodničkog materijala obasjanog svetlošću (fotodiode i tranzistori).
Za emitovanje svetlosti pomoću LED-a služi odasiljač, a za primanje koristi se fotodioda ili
fototranzistor, prijemnik svetlosti. Poznato je da LED diode emituju svetlost, to je posledica
rekombinacije manjinskih nosilaca. Međutim, postoje i diode koje apsorbuju svetlost, što ima za
posledicu generaciju elektrona i šupljina. Ovaj proces konverzije svetlosti u električnu struju praktično
se koristi za električnu detekciju svetlosti, za šta su dizajnirani fotodetektori. Fotodetektori se tipično
koriste u režimu inverzne polarizacije kao što je to prikazano na slici 1.
Slika 1. Jednostavno kolo sa fotodetektorom
Kada je fotodioda u mraku, postoji samo mala struja curenja u oblasti inverzne polarizacije
(fotodioda se ponasa kao i ispravljačka dioda). Kada se fotodioda izloži dejstvu svetlosti, inverzna
struja fotodiode raste proporcionalno intenzitetu svetlosti. Ta struja se označava kao fotostruja (I
photo
).
Ona ne zavisi od napona inverzne polarizacije.
Kao izvor svetlosti obično se primenjuje infracrvena (IR) svetlost, kako bi se otklonile smetnje
izazvane dnevnom svetlošću. Postoje i druge metode eliminisanja grešaka tako što se svetlosni signali
na strani odašiljača kodiraju, kako bi se na prijemniku lakše odredila svetlost iz odašiljača od drugih
izvora svetlosti.
Optički senzori imaju veoma široku primenu. U ovom radu biće izložene njihove najčešće
primene u realizaciji interfejsa.
3
2.1. Optički senzori blizine
Ovi senzori imaju veliku brzinu čitanja i automatsko očitavanje položaja. Nema nikakvih
kontakata između senzora i objekta, otporni na habanje, odlikuju se velikim brzinama uključenjai mogu
se izvoditi u raznim opasnim sredinama(npr. u eksplozivnim sredinama). Zato se oni danas uglavnom i
primenjuju u sekvencijskom upravljanju u sistemima za nadzor i osiguranje procesa u industriji.
Što se tiče podele optičkih senzora blizine po funkciji postoje tri osnovne vrste:
o
Difuzni;
o
Retroreflektujući ili retrorefleksni;
o
Transmisioni (senzori sa prolaznim zrakom).
Domet ovih senzora se obično kreće u dijapazonu od 0 do 60 metara
.
Kod difuzni i ogledalskih senzora izvor i prijemnik su postavljeni u isto kućiste, dok se kod
transmisionih senzora (prolazni senzori- optička vrata, optička brana) oni u odvojenim kućištima. Sve
tri navedene grupe daju stanja „Da“ ili „Ne“, odnosno ako to gledamo sa stanovišta prekidača, imamo
stanja „On“ ili „Off“ u zavisnosti od položaja posmatranog objekta u odnosu na senzor. Zato se nekada
nazivaju i binarnim senzorima(daju rezultat u obliku logičke nule ili logičke jedinice).
2.1.1. Difuzni senzori
Difuzni senzori – Emituju i primaiu zrak od bilo kog objekta koji se nađe u aktivnoj zoni
senzora.
Domet difuznog senzora je rastojanje između standardne mete i aktivne površine
senzora na kojem izlazni stepen senzora menja stanje.
Za difuzne senzore nazivni domet se
deklariše prema predmetu od belog glatkog papira.
Na slici 2. prikazana je jedna vrsta difuznih senzora.
Slika 2. Princip rada difuznog optičkog senzora
LED dioda emituje svetlost (Predajnik IR svetlosti). Svetlost se odbija od objekta i ide ka
fotodetektoru kroz koji će sada proteći struja srazmerna intenzitetu reflektovane svetlosti. Na taj način
4
