Bài thảo luận: CẢM BIẾN PHÁT XẠ

(EMISSION SENSOR)

Sinh viên:.Hà Minh Huy Trần Quang Khánh.

Lý Mạnh Khôi.

Nội dung

1.1 khái quát. 1.2 nguyên lí hoạt động chung. 1.3 các phần tử cảm biến phát xạ. 1.4 cấu tạo chung. 1.5 phân lại cảm biến phát xạ. 1.6 ứng dụng

1.1 .KHÁI QUÁT

1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cơ chế phát xạ

1.1.1 Khái niệm

Cảm biến phát xạ là loại cảm biến mà tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ quang điện.

Hiện tượng phát xạ quang điện là gì? Hiện tượng phát xạ quang điện hay còn gọi là

hiệu ứng quang điện ngoài là hiện tượng các điện tử được giải phóng khỏi bề mặt vật liệu tạo thành dòng khi chiếu vào chúng 1 bức xạ ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn ngưỡng nhất định và có thể thu lại nhờ tác dụng của điện trường.

1.1.2 cơ chế phát xạ

Cơ chế phát xạ xảy ra qua 3 giai đoạn:+ Hấp thụ photon và giải phóng điện tử bên trong

vật liệu.+ Điện tử vừa giải phóng di chuyển đến bề mặt.+Điện tử thoát khỏ bề mặt vật liệu.

1.2 nguyên lí hoạt động chung

Nguyên lý hoạt động: Khi chiếu vào nguồn sáng thích hợp vào cảm biến, tính chất dẫn điện của cảm biến thay đổi, làm mạch tín hiệu cảm ứng thay đổi theo. Như vậy thông tin ánh sáng được chuyển thành thông tin của tín hiệu điện

LED

Photo-Transistor

VAÄTTHEÅ

AMP

AMP

1.2 nguyên lí hoạt động chung

Đầu phát của cảm biến phát ra một nguồn sáng về phía trước. Nếu có vật thể che chắn, nguồn sáng này tác động lên vật thể và phản xạ ngược lại đầu thu, đầu thu nhận tín hiệu ánh sáng này và chuyển thành tín hiệu điện. Tuỳ theo lượng ánh sáng chuyển về, mà chuyển thành tín hiệu điện áp và dòng điện và khuyếch đại thành tín hiệu ra. (Hình 6.1)

1.3 các phần tử cảm biến phát xạ

1.3.1 Tế bào quang điện –solar cell. 1.3.2 tế bào quang dẫn chân không (vacuum

photoconductive cell) 1.3.3 tế bào quang dẫn nạp khí (gas-filled

photoconductive cell)

1.3.1 tế bào quang điện-solar cell

1.3.2 tế bào quang điện

Tế bào quang điện: là ống chân không có 2 cực A và K nối với nguồn điện. Khi chiếu ánh sáng có năng lượng thích hợp vào Katốt sẽ làm điện tử thoát khỏi K và bị A hút tạo thành dòng điện.

1.3.2 tế bào quang dẫn chân không

Gồm 1 ống hình trụ có 1 cửa sổ trong suốt được hút chân không, áp suất khoảng 106 – 108 mmHg.

1.3.3 tế bào quang dẫn khí

Tế bào quang điện dạng khí có cấu tạo như tế bào quang điện chân không, chỉ khác biệt ở chổ là tế bào quang điện dạng khí thì ống thủy tinh chứa đầy khí .Thường là khí Ag(acgon) dưới áp suất 10-1 – 10-2 mmHg

1.4. cấu tạo chung

Cấu tạo

1.4 Cấu tạo chung

AMP

AMP

Đầu phát

Photo-transistor

Vật

Th

ể

LED

Đầu thu

1.4

Cấu tạo

Cường độ sáng

Điện áp

Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại.

Cường độ sáng

Điện áp

Mức ngưỡng

ON

OFF

Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng

1.5 phân loại cảm biến phát xạ

1.5.1 cảm biến quang phát xạ độc lập . 1.5.2 cảm biến quang phát thu chung. 1.5.3 cảm biến quang khuếch đại. 1.5.4 cảm biến quang phản xạ giới hạn

1.5.1 cảm biến quang thu phát độc lập

Đặc điểm: Độ tin cậy cao Khoảng cách phát hiện xa Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc

vật

Ñaàu phaùt

Ñaàu thu

Khoảng cách phát

hiện

1.5.2 Cảm biến quang phát thu chung

Đặc điểm: Dễ lắp đặt. Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . .

Khoaûng caùchPhaùt hieän

Ñaàu phaùt vaø ñaàu thu

Göông

1.5.3 Cảm biến quang khuyếch đại

Đặc điểm: Dễ lắp đặt. Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . .

Vật

Khoảng cách phát

hiện

1.5.4 Cảm biến quang phản xạ giới hạn

Đặc điểm: Chỉ phát hiện vật trong vùng phát hiện giới hạn Không bị ảnh hưởng bởi màu nền phía sau cảm

biến Lý tưởng cho nhiều ứng dụng cần triệt tiêu

nền.Khoảng

cách phát hiện.

Trục thu

Vật

Trục phát

1.6 ứng dụng

1.6.1 ứng dụng trong truyền hình. 1.6.2 ứng dụng trong công nghiệp

1.6.1 ứng dụng trong truyền hình.

Ứng dụng trong máy ảnh, máy quay phim,... Bộ phận cảm nhận ánh sáng cơ bản của CCD là

MOS hoạt động như một photodiode và thiết bị lưu trữ

Cửa (gate) và bề mặt tạo thành một tụ điện, trong đó Gate được phân cực dương

Bức xạ quang đi vào thiết bị qua Gate và lớp Oxide làm giải phóng electron vào vùng chứa

Mật độ electron trong vùng chứa tỉ lệ với cường độ bức xạ

1.6.1 ứng dụng trong truyền hình

Đo mật độ điện tích có thể thực hiện bằng cách phân cực ngược MOS để xả qua một điện trở R

Điện áp V0 sẽ tỉ lệ trực tiếp với cường độ ánh sáng Cảm biến CCD gồm lượng lớn các tụ MOS đặt gần nhau Các tụ MOS được đo mật độ điện tích lần lượt theo từng hàng CCD có thể xem như một mảng bộ nhớ, được duy trì tính

toàn vẹn của thông tin cho tới khi được đọc ra Để cảm nhận màu sắc, các bộ lọc được sử dụng để tách các

màu thành các thành phần cơ bàn (RBG) Mỗi màu sắc cơ bản được cảm nhận riêng biệt và tạo thành

một phần của tín hiệu. Một CCD màu sẽ bao gồm 3cell cho mỗi pixel (mỗi cell cho 1màu cơ bản)

1.6.2 ứng dụng trong công nghiệp

1.6.2.1 Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp

1.6.2.2 Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền. 1.6.2.3 Phân biệt chiều cao của nắp.

Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp

Nắp lọ/hộp được bọc bởi một lớp plastic bảo vệ niêm phong ngăn không khí, vỏ bọc này rất mỏng, trong suốt, và bóng láng. Một sensor truyền thống không thể phát hiện được chính xác đối tượng có độ bóng cao như vậy. Omron đã sáng chế ra loại sensor cụ thể đáp ứng được yêu cầu trên là: E3X-NL11 dùng với đầu E32-S15L1 với độ tin cậy cao

Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền.

Phát hiện mẩu bánh, kẹo với kích thướt và hình dạng, màu sắc khác nhau mà không cần phải cài đặt, thiết lập phức tạp. E3S-CL là loại Photosensor của OMRON với khoảng cách phát hiện xác định và điều chỉnh được dễ dàng.

Phân biệt chiều cao của nắp.

E3G-L1 là loại photosensor đặt được khoảng cách thế hệ mới. Nó có thể phát hiện 1 cách chính xác sự khác biệt dù là nhỏ nhất về chiều cao vật. Hoạt động của sensor không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, chất liệu, độ nghiêng dốc, độ bóng và kích thướt vật thể. Có thể dể dàng chỉnh được khoảng cách phát hiện của sensor bằng nàn hiển thị kép.