Qu’est-ce qu’un capteur optique ?
Un capteur optique, également appelé “élément récepteur de lumière”, est un dispositif à semi-conducteur. C’est l’un des dispositifs auxiliaires qui détecte diverses propriétés de la lumière en les convertissant en signaux électriques et c’est un dispositif accessoire qui compose une machine. La technologie de la détection optique est utilisée comme méthode de détection de la lumière. Il existe différents types de capteurs de lumière pour toutes sortes de situations. Une large gamme de capteurs a été développée, depuis ceux qui détectent si un objet lumineux se trouve dans une valeur spécifiée et qui passent s’il est allumé et échouent s’il est éteint, jusqu’aux types de capteurs qui fournissent une notification et aux capteurs très sensibles qui peuvent détecter des photons uniques.
Le capteur optique est également utilisé dans les détecteurs de mouvement pour les portes automatiques. La réponse du capteur est rapide, il n’y a donc pas de décalage supplémentaire. De plus, comme ils fonctionnent en détectant la lumière, ils n’ont pas besoin d’être en contact avec des personnes ou des objets, et ils n’entraînent pas de contamination des objets qu’ils détectent. Le capteur peut donc être utilisé en toute tranquillité. Pour ces raisons, un capteur optique est utilisé dans des applications industrielles et grand public.
La lumière comprend la lumière visible et la lumière invisible, comme les rayons ultraviolets et infrarouges. Par conséquent, lors de la sélection d’un capteur optique, il est nécessaire de choisir un capteur adapté à la longueur d’onde.
Il existe deux types de capteurs de lumière : ceux qui utilisent des semi-conducteurs tels que les photodiodes et ceux qui utilisent des tubes photomultiplicateurs.
Utilisations des capteurs optiques
Ces dernières années, l’automatisation des appareils de notre vie quotidienne s’est accrue et les applications des capteurs optiques se développent. Les télécommandes de téléviseurs et d’équipements audio en sont des exemples typiques. Ces télécommandes se déplacent en réponse à des rayons infrarouges, d’où l’utilisation de capteurs optiques pour les rayons infrarouges. Ils sont également utilisés dans les autofocus et les capteurs d’image des appareils photo. D’autres capteurs de lumière sont également utilisés dans les robinets de lavabos, qui s’allument et s’éteignent automatiquement lorsqu’ils détectent la main d’une personne.
Dès que vous sortez de chez vous, des capteurs de lumière sont utilisés partout dans notre vie quotidienne.
Dans les distributeurs automatiques de billets (DAB), les capteurs optiques sont utilisés pour la “détection des cartes”, la “détection des billets” et la “détection des mécanismes internes”. Dans les distributeurs de billets, ils sont utilisés pour la “détection de pièces” et la “détection de billets”. Un capteur de mouvement est utilisé pour allumer l’éclairage lorsque quelqu’un entre dans les toilettes, et pour éteindre l’éclairage lorsque personne n’est dans les toilettes, ce qui contribue à l’économie d’énergie.
Les capteurs optiques sont également utilisés pour tester la teneur en sucre des fruits, et la demande augmente car ils peuvent mesurer la teneur en sucre sans endommager le fruit. La teneur en sucre peut également être mesurée en appliquant le principe selon lequel plus il y a de sucre et de composants acides dissous dans le jus de fruit, plus l’indice de réfraction de la lumière est élevé.
Ils ont également été appliqués à l’astronomie. Dans le passé, les images astronomiques étaient enregistrées sur des plaques photographiques sèches, mais depuis les années 1990, les dispositifs à couplage de charge (CCD) ont été adoptés.
Technologie des capteurs optiques
Ces dernières années, la technologie des capteurs optiques a fait des progrès remarquables. Dans le domaine industriel, le contrôle non destructif est une méthode d’inspection qui permet d’examiner l’état d’un objet sans le détruire. Dans cette méthode d’inspection, un objet est exposé à un rayonnement ou à des ondes ultrasoniques afin de déterminer le degré de dommage sans détruire l’objet. Les capteurs optiques utilisent une méthode appelée spectroscopie dans le proche infrarouge, qui s’apparente à ce type de méthode d’inspection. La spectroscopie dans le proche infrarouge est utilisée dans les capteurs spectroscopiques dans le proche infrarouge et est un mécanisme qui n’affecte pas l’objet observé. Les rayons infrarouges sont classés en “rayons infrarouges proches”, “rayons infrarouges moyens” et “rayons infrarouges lointains”, parmi lesquels les capteurs spectraux dans le proche infrarouge traitent les rayons infrarouges proches.
Les capteurs spectroscopiques dans le proche infrarouge peuvent observer une large gamme de matériaux, des matériaux inorganiques aux matériaux organiques. Par exemple, ils sont utilisés en conjonction avec l’apprentissage automatique pour vérifier la détérioration du béton dans les matériaux inorganiques, et dans les matériaux organiques pour observer la quantité de graisse dans le corps des personnes et des poissons.
Ainsi, la technologie des capteurs optiques continue d’évoluer, non seulement dans un domaine, mais aussi en intégrant des technologies supplémentaires.
Principe des capteurs optiques
Il existe de nombreuses méthodes de détection pour les capteurs optiques. Les deux principaux types sont le type à transmission et le type à rétro-réflexion. Le type transmissif nécessite un projecteur émettant de la lumière et un récepteur recevant de la lumière, et réagit lorsqu’il y a un obstacle entre eux. Dans le type rétro-réfléchissant, le projecteur et le récepteur sont intégrés dans une seule unité, et la lumière émise par le projecteur est détectée lorsqu’elle est interrompue par un réflecteur qui la renvoie.
Il existe également deux types de capteurs, l’un utilisant l’effet photoélectrique interne et l’autre l’effet photoélectrique externe.
Effet photoélectrique interne
Ce type de capteur utilise des semi-conducteurs, comme les photodiodes, et utilise l’effet photovoltaïque ou photoconducteur. Les cellules au silicium couvrent le domaine de la lumière visible, tandis que les cellules au germanium couvrent les longueurs d’onde de l’UV à l’IR. Les CCD, souvent utilisés dans les appareils photo, se situent dans le domaine de la lumière visible.
Effet photoélectrique externe
Lorsque la lumière est irradiée, les électrons sont éjectés de la cathode et collectés sur l’anode pour être amplifiés et détectés. Les capteurs utilisant des tubes photomultiplicateurs peuvent détecter une large gamme allant de la région ultraviolette du vide à 1700㎛. Les capteurs utilisant des phototubes peuvent également détecter de la lumière ultraviolette à la lumière visible.
Caractéristiques des produits à capteurs optiques
Les produits à capteurs optiques sont disponibles dans les types suivants, qui sont conçus pour correspondre à la cible de détection et ont des caractéristiques dans le chemin optique.
1. Capteur photo transmissif
La lumière émise par l’élément émetteur de lumière a une structure en forme de U, les deux éléments se faisant face, de sorte que la lumière émise par l’élément émetteur de lumière frappe l’élément récepteur de lumière à une certaine distance entre eux. La lumière émise par l’élément émetteur de lumière est mesurée à la sortie de l’élément récepteur de lumière, qui varie en fonction de l’obstruction.
2. Capteur photo séparé
L’élément émetteur de lumière et l’élément récepteur de lumière sont séparés dans un boîtier, et la distance entre les capteurs longs peut être réalisée pour permettre n’importe quel réglage souhaité.
3. Capteur photo réfléchissant
Les éléments émetteurs et récepteurs de lumière sont alignés dans la même direction ou montés à un certain angle. La lumière émise par l’élément émetteur de lumière est projetée sur un objet détectable donné et la lumière réfléchie par cet objet est mesurée par l’élément récepteur de lumière.
4. Capteur photo à prisme
Les éléments émetteurs et récepteurs de lumière sont alignés dans la même direction et montés sur un prisme entre les éléments émetteurs et récepteurs de lumière pour effectuer des mesures.
5. Photocapteur à actionneur
En combinant un capteur photo transmissif avec un actionneur (levier) qui tourne, le capteur est fermé par le levier pour effectuer une discrimination mécanique.