سنسور مادون قرمز (Infrared Proximity Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور مادون قرمز (Infrared Proximity Sensor) :
سنسور مادون قرمز (IR) مجاورتی، یک سنسور ارزان قیمت و پرکاربرد برای تشخیص حضور اجسام بدون تماس فیزیکی است. این سنسورها از نور مادون قرمز (با طول موج معمولا ۸۵۰ تا ۹۵۰ نانومتر) برای این منظور استفاده می کنند. برخلاف سنسورهای لیزری که از نور منسجم استفاده می کنند، سنسورهای IR معمولا از یک LED فروسرخ به عنوان منبع نور استفاده می کنند. دو روش اصلی برای تشخیص مجاورت با IR وجود دارد: روش مانع (شکاف) و روش بازتابی.
روش مانع (Through-beam یا Slotted): در این روش، یک فرستنده IR و یک گیرنده IR روبروی هم قرار می گیرند. وقتی جسمی از بین آنها عبور کند، پرتو نور قطع شده و گیرنده آن را تشخیص می دهد. این روش بسیار مطمئن است و برای شمارش اجسام در خطوط تولید و تشخیص پایان حرکت (limit switch) استفاده می شود. فاصله بین فرستنده و گیرنده می تواند تا چند ده متر باشد.
روش بازتابی (Reflective): در این روش، فرستنده و گیرنده در کنار هم (یا در یک ماژول) قرار دارند. نور IR به سمت هدف تابیده می شود و مقدار نوری که از سطح جسم بازتابیده می شود توسط گیرنده اندازه گیری می گردد. اگر جسمی در فاصله معینی وجود داشته باشد، نور کافی به گیرنده می رسد و سنسور فعال می شود. شدت نور بازتابی به فاصله، رنگ و جنس سطح جسم بستگی دارد. سطوح تیره، نور کمتری بازتاب می کنند.
برای افزایش دقت و کاهش تأثیر نور محیط، اغلب از نور پالسی (Pulsed) استفاده می شود. LED با فرکانس مشخصی (مثلا چند کیلوهرتز) روشن و خاموش می شود و گیرنده طوری طراحی می شود که فقط نور با همان فرکانس را تشخیص دهد. این کار تأثیر نور محیط (مثل نور خورشید یا لامپ های فلورسنت) را به شدت کاهش می دهد. برخی سنسورها برای تشخیص فاصله، از روش مثلثسازی (مشابه سنسور لیزر) با استفاده از PSD (Position Sensitive Detector) استفاده می کنند.
\[ I_{received} = I_{emitted} \times \frac{\rho \cos\theta}{\pi d^2} \quad \text{(برای بازتاب از سطح لامبرتین)} \]که
\[ \rho \]ضریب بازتاب سطح،
\[ \theta \]زاویه تابش و
\[ d \]فاصله است.
مزایا: هزینه بسیار پایین، اندازه کوچک، مصرف انرژی کم، و سرعت پاسخ خوب. معایب: حساسیت به رنگ و جنس سطح (سیاه یا براق مشکل ساز است)، محدوده تشخیص نسبتا کم (معمولا تا چند ده سانتی متر در نوع بازتابی)، و تأثیرپذیری از نور شدید محیط (اگر پالسی نباشد).
کاربردها: سنسور تشخیص کاغذ در پرینترها، تشخیص نزدیکی گوشی به صورت در تلفن های هوشمند (برای خاموش کردن صفحه در هنگام مکالمه)، شمارش قطعات در خطوط مونتاژ، رباتیک (تشخیص مانع ساده)، شیرهای آب اتوماتیک و خشک کن های دست، و سیستم های امنیتی (چشمی های IR).
