Teoria de sensores opticos

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Sensores optoelectrónicos

Fundamentos, definiciones

La luz como medio detector...

... se emplea en muchos sectores de la técnica y de la vida cotidiana en sistemas de control y regulación. Para ello se evalúa una variación de la intensidad de luz en un segmento óptico (entre emisor y receptor) que es producida por un objeto a detectar. En función de las características de este objeto yde la estructura del segmento óptico se interrumpe el haz luminoso o se refleja, o bien, se

dispersa el mismo. Mayoritariamente se utilizan como emisores LEDs de luz infrarroja a impulsos controlados por reloj y como receptores se utilizan fototransistores. La señal de salida es en gran medida independiente de la iluminación ambiental, ya que la luz visible puede eliminarse fácilmente porfiltración. En operaciones de detección vitales se emplean preferible-

mente detectores fotoeléctricos, o bien, barreras fotoeléctricas con LEDs de luz roja, porque el haz luminoso y el punto de detección pueden captarse visualmente y ajustarse con mayor facilidad. Para las diversas condiciones de aplicación Balluff ofrece tres variantes de sensor: Detectores fotoeléctricos, barreras fotoeléctricasde reflexión, barreras fotoeléctricas unidireccionales.

Refracción de luz

Los haces luminosos experimentan un cambio de dirección, es decir, una refracción, en la superficie límite de dos medios ópticos con diferente densidad óptica n (p. ej. vidrio/aire). El grado de la refracción depende del cociente de las densidades ópticas n de ambos medios y del ángulo de incidencia e respecto al ejeóptico.

Si un haz luminoso cambia de un medio de densidad n a otro de menor densidad n', entonces dicho ángulo presenta un ángulo superior e’. Encima de ecrit. (ángulo límite

en el que el haz refractado pasa paralelamente a la capa límite), sin embargo, el haz vuelve a penetrar en el medio con la densidad n, es decir, aquí existe una reflexión total.

Refle

xión

tota

l

Conducciónde luz por reflexión total

Sin la reflexión total descrita anteriormente en las capas límite, los conductores de fibra óptica no podrían realizarse con la calidad actual. Están compuestos por un núcleo cilíndrico conductor de luz y una vaina de pared fina que rodea el mismo firmemente. La densidad óptica n del núcleo es superior a la de la vaina. Un haz luminoso se refleja totalmente una y otravez en la capa de separación entre núcleo y vaina y no puede por

tanto abandonar el núcleo en dirección radial. Teóricamente la luz no es debilitada por estas reflexiones; sin embargo, las impurezas y las posiciones erróneas tanto en el material de núcleo como también en la capa de separación originan

pérdidas y limitan la longitud de conductor de fibra óptica, en la cual queda garantizadauna transmisión de información asegurada.

Detector fotoeléctrico

En los detectores fotoeléctricos el emisor y el receptor están alojados en una misma carcasa. La alineación respecto a un objeto a detectar prácticamente carece de importancia. Un objeto a detectar (p. ej. una placa normalizada con reflexión del 90 %) devuelve al receptor en la zona del haz luminoso mediante reflexión

difusaen su superficie una parte de la luz. Si la placa normalizada alcanza la curva de aproximación (ver figura), se realiza una conmutación, es decir, una variación de la señal de salida. La distancia de detección varía en función del tamaño, la forma, el color y las características de la superficie de objeto reflectante. Con una tarje-

ta gris de Kodak con reflexión del 90 % (~ papel blanco)pueden alcanzarse hasta 2 m.
Lóbulo de Curva de aproximación emisor/de receptor

Emisor/ receptor Placa normalizada con reflexión del 90 %

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Sensores optoelectrónicos

Fundamentos, definiciones

La humedad de aire admisible ...

... es de 35...85 % (sin condensación).

Luminiscencia

Para detectar marcas invisibles en objetos, se utilizan las llamadas sustancias fluorescentes...
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