¿Qué es un Fotorreflector?
Un fotorreflector es un dispositivo en el que un emisor de luz y un receptor de luz están dispuestos en la misma dirección, la luz se proyecta desde el emisor de luz y la luz reflejada por el objeto es detectada por el receptor de luz para detectar la presencia del objeto.
Un sistema que utiliza la luz para detectar un objeto se denomina generalmente fotointerruptor y se refiere a un dispositivo que tiene la función de detectar la presencia o ausencia y la posición de un objeto mediante la luz utilizando un conjunto de emisores de luz y fotodetectores. Los fotointerruptores pueden dividirse en transmisivos y reflexivos. Los fotointerruptores transmisivos detectan objetos interceptando la luz cuando pasa entre el emisor y el receptor de luz.
Los fotointerruptores reflexivos detectan la luz emitida por un emisor de luz cuando es reflejada por un objeto y el receptor de luz detecta la luz reflejada. Normalmente, el tipo de transmisión se denomina fotointerruptor y el tipo de reflexión se denomina fotorreflector para distinguir entre los dos, por lo que este artículo limitará su discusión a estos últimos.
Usos de los Fotorreflectores
Los fotorreflectores se utilizan principalmente para detectar objetos a corta distancia. Otras aplicaciones incluyen la detección de patrones en blanco y negro utilizando el hecho de que la reflectancia de la luz difiere en función del color de la superficie del objeto, y la medición de la distancia, ya que la intensidad de la señal cambia en función de la distancia entre el objeto y el fotorreflectores.
Un ejemplo concreto es la capacidad de determinar si un objeto está dentro o fuera de una posición determinada. Esto incluye la detección del estado de fijación de los soportes en los reproductores de discos. En los codificadores utilizados en varios dispositivos, una placa de hendidura circular con una hendidura grabada se fija al eje de rotación, y también se utiliza un fotorreflector en el mecanismo para detectar la cantidad de rotación contando esta hendidura.
Como no hay objetos en las zonas astilladas de la rendija, el número de zonas astilladas puede contarse a partir de la señal de la parte receptora de luz. Un ejemplo de detección por diferencia de color es cuando se utiliza un robot autopropulsado como sensor en un mecanismo de detección de trayectoria cuando se desplaza a lo largo de una línea guía blanca.
La medición de distancias aproximadas es otra aplicación de los fotorreflectores; un ejemplo es la detección de tinta o tóner restante en impresoras.
Principios de los Fotorreflectores
Un fotorreflector consta de un elemento emisor de luz, que es un LED de infrarrojo cercano, y un elemento receptor de luz, que es un fototransistor o fotodiodo, apuntando en la misma dirección. La luz emitida por el elemento emisor de luz es reflejada por el objeto a detectar, y el elemento receptor de luz detecta la luz reflejada para detectar el objeto.
La intensidad de la luz reflejada depende en parte de la distancia entre el objeto y el fotorreflector. Cuanto más cerca estén el objeto y el fotorreflector, más intensa será la luz reflejada, por lo que la distancia entre el objeto y el fotorreflector puede determinarse aproximadamente a partir de la intensidad de la luz reflejada.
Dado que la reflectancia de la luz depende del color y la densidad del objeto, la detección de la intensidad de la luz también permite detectar diferencias de color y tonos de gris.
Más Información sobre los Fotorreflectores
Puntos que Deben Tenerse en Cuenta al Emplear Fotocélulas Reflectoras
1. Luz Ambiental
Hay que tener en cuenta que el elemento receptor de luz de un fotorreflector está construido estructuralmente hacia el exterior, por lo que la luz perturbadora tiende a pasar alrededor de la parte receptora de luz. Normalmente, en la parte receptora de luz del fotorreflector se instala un filtro de corte de luz visible que bloquea la luz con una longitud de onda de 700 nm o inferior para reducir la influencia de la luz perturbadora, pero ni siquiera esto puede evitarla por completo.
2. Fondo
El efecto del fondo es que la luz del emisor de luz es reflejada por un objeto de fondo, aunque no haya ningún objeto que detectar, lo que provoca una falsa detección por parte del elemento receptor de luz. Por ejemplo, si un trozo de papel pasa por encima de un marco de acero inoxidable o galvanizado y se detecta el paso del papel, puede ocurrir que el nivel de señal de recepción de luz cuando no hay papel sea mayor que el nivel de señal de recepción de luz cuando se detecta papel.
3. Reflectancia Luminosa del Objeto Detectado
En lo que respecta al nivel de salida, cabe señalar que la cantidad de luz reflejada varía considerablemente en función del tipo, la distancia y el tamaño del objeto detectado. En principio, la fotocorriente de un microsensor fotoeléctrico reflectante sólo proporciona un nivel de corriente de decenas a centenares de µA incluso cuando detecta un objeto, por lo que debe reconocerse que el nivel de salida del propio elemento receptor de luz es bajo.
Hay que tener en cuenta que, incluso cuando el entorno está oscuro, por el fotodetector circulan corrientes oscuras y corrientes de fuga que pueden alcanzar 10 µA o más con un aumento de la temperatura, y que estos niveles de ruido no pueden ignorarse en relación con el nivel de señal. Debe prestarse especial atención a los objetos con baja reflectancia, ya que la relación señal/ruido será muy pequeña.
4. Detección de Objetos Pequeños o Transparentes
Si el objeto a detectar es pequeño o transparente, la luz reflejada es débil y el nivel de señal de salida del fotodetector es pequeño y puede confundirse con el ruido. Es importante comprobar las especificaciones del fotointerruptor en relación con el tamaño del objeto a detectar.