Os sensores Ópticos ou fotoelétricos tem como principio de funcionamento o uso da propagação da luz, este tipo de sensor é utilizado comumente para indexação de objetos ou para medições de distância em que um objeto se encontra em relação ao sensor

A luz emitida pelos sensores óticos pode ser dos seguintes tipos:

  • Vermelha;
  • Laser Vermelho;
  • Infravermelho.

Cada tipo de luz é indicado para uma determinada aplicação, por exemplo, a luz VERMELHA é indicada para detecção de objetos opacos de médio e grande porte, como caixas de papelão e embalagens não metalizadas. Já a luz LASER é utilizada para detecções mais precisas envolvendo objetos de pequeno porte, devido ao feixe de emissão da luz ser estreito e focalizado. Por ultimo, a luz INFRAVERMELHA é utilizada quando há a necessidade de se detectar objetos transparentes, como vidro, garrafas plásticas entre outros objetos.

Tabela 1 – Tipos de luzes dos sensores Ópticos

TIPO DE LUZ DETECÇÃO VISÍVEL AO OLHO HUMANO
LED VERMELHO OBJETOS MÉDIO/GRANDE Sim
LASER OBJETOS PEQUENOS Sim
INFRAVERMELHA OBJETOS TRANSPARENTES Não

 

Vale lembrar que os Sensores Ópticos têm dificuldades na detecção de objetos de cor escura, devido a essas cores serem grandes absorvedores de luminosidade, afetando diretamente a distância de detecção.

1 – Tipos de Sensores Ópticos:

1.1 -FEIXE CONTÍNUO OU BARREIRA:

Este tipo de Sensor Óptico é divido em dois componentes, possui uma unidade emissora que é responsável por emitir a luz, e outra unidade denominada receptora responsável por captar a luz emitida pelo receptor, criando-se um feixe de luz, onde ao objeto interceptar este feixe luminoso por completo, o sensor será atuado. Existem diversas aplicações que usam este tipo de sensor, como por exemplo, portas de garagem automáticas, a qual a função deste tipo de sensor é evitar que a porta se feche sobre algo. O funcionamento deste tipo de sensor com luz vermelha esta descrito na figura abaixo:

 

Sensores Ópticos

Figura 1 – Exemplo de funcionamento dos Sensores Ópticos de barreira com luz vermelha.

 

1.2 – DIFUSO:

Sensores Ópticos difusos possuem como característica principal o fato de o emissor e o receptor de luz estar no mesmo componente, dispensando o uso de outro componente com característica receptora ou de reflexão. O emissor envia um feixe de luz, podendo ser de qualquer tipo, e ao um objeto refletor passar por este feixe de luz, a luz é refletida pelo objeto de volta para a unidade receptora, que esta localizada no mesmo componente, este tipo de Sensor Óptico possui um range de detecção inferior aos outros tipos, devido à reflexão depender exclusivamente do objeto a ser analisado, lembrando que quanto mais escuro for o objeto menor será o range de detecção. Os receptores difusos não bloqueiam luz não polarizada, permitindo que o mesmo identifique a luz refletida pelo objeto. A figura abaixo representa o funcionamento de um sensor difuso de luz vermelha.

 

Sensores Ópticos

Figura 2 – Exemplo de funcionamento do sensor óptico difuso de luz vermelha

 

1.3 – RETRO REFLEXIVO:

Este tipo de Sensor Óptico, ao contrario do tipo difuso, possui a necessidade do uso de um espelho prismático, tal característica permite maiores distâncias de detecção, independentemente da cor do alvo. A luz emitida para o espelho prismático é polarizada e refletida retornando para o sensor. No momento em que um objeto intercepta esta luz, inibindo a reflexão do espelho prismático. A polarização realizada pelo espelho prismático garante que o receptor do sensor detecte apenas a luz emitida, ignorando luzes não polarizadas. A figura abaixo representa o funcionamento de um sensor retro reflexivo de luz vermelha.

Sensores Ópticos

Figura 3 – Exemplo de funcionamento do sensor óptico retro reflexivo de luz vermelha.

 

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Existem três formas básicas para o receptor identificar o sinal de luz do emissor:

  1. Modulação – O emissor através de um circuito eletrônico presente no mesmo, emite a luz na forma de pulsos e a uma frequência específica. Dessa forma, o receptor que possui um circuito eletrônico semelhante, é programado apenas para considerar pulsos de luz com a mesma frequência enviada pelo emissor. Esta emissão por pulso é chamada de modulação.
  2. Filtros – Os filtros bloqueiam o espectro de luz visível, de modo que um sinal modulado seja mais facilmente detectado.
  3. Arranjo Focal – São usadas lentes no emissor e no receptor de modo a focalizar e estreitar o feixe de luz, obtendo-se uma precisão maior do feixe de luz entre emissor e receptor.

Atualmente, na indústria está cada vez mais presente o uso de sensores óticos para detecção de posição de objetos e para medições de distâncias. Estes Sensores Ópticos possuem a tecnologia de Time of Flight ou de Triangulação.

Referências:

  • http://www.balluff.com/local/br/productfinder/#data=selection%5Bca%5D%3DA0001%26selection%5Bcg%5D%3DG0103%26selection%5Bproduct%5D%3D%26selection%5Bproduct_variant%5D%3D
  • Apostila Balluf 2017 – “Fundamentos de Sensores”