سنسور سطح نوری (Optical Level Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سطح نوری (Optical Level Sensor) :
سنسور سطح نوری یک سنسور نقطه ای دقیق و قابل اعتماد است که برای تشخیص حضور مایع در یک نقطه خاص (معمولا حد بالا یا پایین) استفاده می شود. این سنسورها بر اساس تغییر در بازتاب یا شکست نور در مرز بین دو محیط (هوا و مایع) کار می کنند. یک سنسور سطح نوری معمولا از یک منبع نور فروسرخ (LED) و یک آشکارساز نوری (فتوترانزیستور) تشکیل شده است که درون یک نوک (پروب) شفاف (معمولا پلی کربنات یا شیشه) قرار دارند.
دو نوع اصلی سنسور سطح نوری وجود دارد:
نوع بازتابی (Reflective): نور LED به صورت مستقیم به نوک پروب تابانده می شود. در هوا، نور از نوک پروب به بیرون منعکس نشده و به آشکارساز نمی رسد (یا مقدار بسیار کمی می رسد). هنگامی که نوک پروب در مایع فرو می رود، ضریب شکست محیط تغییر می کند و نور به طور کامل (یا بخشی) از سطح مشترک پروب-مایع به داخل پروب بازتابیده شده و به آشکارساز می رسد. این تغییر ناگهانی در نور دریافتی، نشان دهنده رسیدن مایع به آن نقطه است.
نوع شکستی (Refractive): طراحی به گونه ای است که نور از یک سمت نوک پروب به سمت دیگر تابیده می شود. در هوا، نور از پروب عبور کرده و به آشکارساز می رسد. در مایع، به دلیل تغییر ضریب شکست، نور از مسیر منحرف شده و به آشکارساز نمی رسد. این نوع نیز تغییر وضعیت را تشخیص می دهد.
مزایا:
دقت و تکرارپذیری بالا.
اندازه بسیار کوچک (مناسب برای فضاهای محدود).
بدون قطعات متحرک (عمر طولانی).
مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی.
پاسخ سریع.
معایب:
نوک سنسور باید در تماس با مایع باشد و ممکن است با مواد چسبنده یا رنگی پوشیده شود و عملکرد آن مختل گردد.
برای مایعاتی که شفافیت بالایی دارند یا برعکس بسیار کدر هستند، ممکن است عملکرد بهینه نباشد.
وجود حباب در مایع در نزدیکی نوک می تواند باعث خطا شود.
\[ n_{probe} > n_{air} \approx 1 \quad , \quad n_{liquid} \approx 1.33 \text{ (برای آب)} \]کاربردها: تشخیص سطح در مخازن کوچک، کنترل سرریز در دستگاه های پزشکی (مثلا در دیالیز)، تشخیص کمبود مایع در چاپگرها، صنایع غذایی و نوشیدنی (تشخیص سطح در بطری ها)، و کاربردهای خودرویی (سطح روغن ترمز، سطح مایع خنک کننده).
