0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何利用反射传感器的优势,以简化并改进微型光学传感器的设计。

庄媛媛 来源:jf_41481811 作者:jf_41481811 2024-03-13 16:09 次阅读

反射传感器是设计微型光电开关的得力助手。它们精巧直观,可用来简化人机交互。这些传感器通常隐藏在红外 ( IR ) 透镜盖后面,当手指或其他物体接触镜盖表面时,传感器会迅速做出响应。

光学传感器或反射传感器可用来简化设计过程,便于设计直观、智能且操作可靠的按钮,是一种既简单又高效的结构:

1.传感器一端装有发射红外光的发射器

2.当手指或任何物体靠近时,会受到这种光束的照射

3.反射信号在另一端的探测器产生光电

些传感器的工作是无形的,没有运动部件或摩擦,几乎没有磨损。此外,光学传感器可以进行修正和微调,避免镜盖表面湿气、水、污垢和划痕的影响。即使带着手套操作,它们也可以高效运行。需要特别注意的是,与应用集成的传感器一样,要想取得理想的结果,必须考虑各种严峻挑战。对于光学传感器来说,这些挑战主要是应用环境和机械条件的限制。

环境挑战

想象一下:阳光和典型光源等外部干扰会造成探测器环境噪声,这是需要解决的问题。这种情况下,我们要考虑由外围孔径反射,以及镜盖表面污垢、水、湿气或划痕所引起的偏移电流。这种偏移电流会增大接近信号,提高输出信号的总振幅。

如果设计阶段不考虑这些因素,噪声信号强度会增大到超过设定的阈值,从而导致误测。为防止这种情况,设计传感器时应最大限度减少这些环境因素的影响,以保持正常的信噪比。

机械挑战

为美观起见,传感器通常隐藏在红外透镜盖下面,或者光学传感器观测孔保持最小尺寸。此外,为了给紧密排列在一起的多个按钮留出空间,传感器占位面积应尽可能小。这样一来,一方面传感器封装尺寸受到严格的机械约束,另一方面对发射角度/观测特性有严格要求。

应用场景

了解了采用反射传感器设计光电开关涉及的环境和机械挑战,接下来我们深入探讨三个具体应用场景。

01

阳光直射下工作的车载触控开关

由于体积小巧,光学传感器按钮可以放在车内任何地方。不过,为了适应车辆可变条件,必须达到高标准可靠性。同时,需要考虑温度波动和阳光的影响等因素。

传感器可通过优化孔径保证正确定向,以遮挡破坏性的阳光。此外,传感器封装设计要消除所有引起麻烦的光波长。这意味着,传感器只对发射器波长范围内的光做出响应,已滤除大部分环境噪声。

您可以在探测器一端配置 DC 光抑制电路和高通滤波器,进一步增强传感器的功能,如图 1 所示。这种电路确保只探测和放大脉冲发射器信号。

wKgaomXwQjyAJyTrAAA86oQlJwE51.webp

图 1 :探测器配置 DC 光抑制电路和高通滤波器

02

密闭空间光学按钮面板

当设计需要在有限空间配置多个按钮时,非常适合使用配有发射器的传感器,这种发射器可利用光照强度高,光输出强的垂直腔面发射激光器 ( VCSEL )。

VCSEL 窄发射角大大减小了镜盖造成的偏移,使传感器特别适合在透明材料下工作。此外,传感器的光照模式和紧凑尺寸允许其极为紧密地并排放置。事实上,排列密度仅受手指宽度的限制。得益于 VCSEL 的光照模式,您可以为镜盖找一个产生偏移最小的位置。这个最佳点最好由距离曲线来确定。

距离曲线( 图 2 )表示传感器的相对输出信号与透镜或镜片距离的关系。大约 2 mm 距离内信号足够低。这表明理想情况下,镜片应保持在这个范围内,最大距离不超过 2 mm,以最大限度减小偏移,从而提高之前提到的信噪比。

wKgZomXwQjyALFQJAAB0Nqhh1R045.webp

I Crel - 相对集电极电流 z - 距离图 2 :距离曲线表示传感器相对输出信号与透镜或镜片距离的关系。

03

适用于恶劣工业或医疗环境的按钮

如您的目标是设计坚固耐用的按钮,用于严苛的工业或医疗应用。光电按钮表面光滑,没有藏污纳垢的缝隙,因此便于清洁。然而,关键是传感器不能因液体或污垢触发。而且,即使手指定位不准,不是直接落在传感器上方,也可以识别按压动作。由于红外发射器的发射角宽,光电按钮对镜盖表面污垢的敏感度下降。这种广角发射扩大了光照功率的分布区域。此外,广角发射便于探测未直接放在传感器上的手指。重要的是,这种环境中经常使用的手套不会造成问题,传感器很容易探测。图 3 模型是一种满足这些标准的简化版实用按钮设计。传感器在距传感器顶部 3 mm 、厚度为 2 mm 的红外透镜聚碳酸酯盖下工作。孔径设计足够大,适应传感器广角发射,从而最大限度减小偏移噪声。

wKgaomXwQj2AFBW2AABYWi-5Dn875.webp

图 3为使其对阳光不敏感,设计采用图 1 所示电路拓扑结构。发射器的脉冲频率为 5 kHz 。增加的高通滤波器使截止频率低于脉冲频率,且有效抑制 50 Hz 典型市电交流声。输出信号可直接连接模-数转换器做进一步处理。通过校准,传感器可以忽略孔径引起的偏移。这种设计非常稳定,对外部因素造成的误触发具有很高的抵抗能力,性能极为可靠。

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2545

    文章

    50384

    浏览量

    750646
  • 探测器
    +关注

    关注

    14

    文章

    2600

    浏览量

    72828
  • 光学传感器
    +关注

    关注

    8

    文章

    224

    浏览量

    60327
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    mems传感器是什么意思_mems传感器原理是什么

    MEMS传感器是一种微型电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器,它将传感器和微机电系统集成在一起,
    的头像 发表于 10-18 15:33 476次阅读

    CDD-40N漫反射型光电开关传感器结构形式

    反射型光电开关传感器的结构形式可以概括为:一个集成了发射和接收传感器单元,通过光学系统发
    的头像 发表于 09-21 14:44 198次阅读

    使用MSP430 MCU简化温度、湿度和光学I2C传感器

    电子发烧友网站提供《使用MSP430 MCU简化温度、湿度和光学I2C传感器.pdf》资料免费下载
    发表于 09-14 11:03 0次下载
    使用MSP430 MCU<b class='flag-5'>简化</b>温度、湿度和<b class='flag-5'>光学</b>I2C<b class='flag-5'>传感器</b>

    lidar传感器和激光测距传感器的区别

    基于激光雷达技术的传感器,它通过发射激光脉冲接收反射回来的激光信号来测量距离。LiDAR传感器可以同时测量多个点的距离,从而生成三维空间的点云数据。 激光测距
    的头像 发表于 08-29 15:56 374次阅读

    磁感应微型滑块式位移传感器

    磁感应传感器是一种将磁信号转换为电信号的装置。利用磁学量与其他物理量的变换关系,磁场作为媒介,也可将其他非电物理量信号转换为电信号,磁感应微型滑块式位移
    的头像 发表于 08-06 14:42 231次阅读
    磁感应<b class='flag-5'>微型</b>滑块式位移<b class='flag-5'>传感器</b>

    限定反射光学传感器B5W-LB的线缆可以延长多少?

    Omron 限定反射光学传感器 B5W-LB 不易受颜色和材质影响的限定反射型镜面、黑色、透明物体也都会检测出来。
    的头像 发表于 08-01 10:03 295次阅读
    限定<b class='flag-5'>反射</b>型<b class='flag-5'>光学</b><b class='flag-5'>传感器</b>B5W-LB的线缆可以延长多少?

    光学雨量计雨量传感器的原理与工作机制

    光学雨量计雨量传感器的原理与工作机制 光学雨量计是一种常用的雨量传感器,它通过光学原理来测量雨量。光学
    的头像 发表于 04-26 13:55 562次阅读
    <b class='flag-5'>光学</b>雨量计雨量<b class='flag-5'>传感器</b>的原理与工作机制

    光学雨量计红外雨量传感器在降水监测上的优势与特点

    光学雨量计红外雨量传感器在降水监测上的优势与特点 光学雨量计红外雨量传感器是一种通过红外辐射技术来实时监测降水量的
    的头像 发表于 04-12 13:39 325次阅读
    <b class='flag-5'>光学</b>雨量计红外雨量<b class='flag-5'>传感器</b>在降水监测上的<b class='flag-5'>优势</b>与特点

    激光传感器与光电传感器的区别在哪

    传感器是基于激光的特性进行测量和检测的一种传感器。它利用激光束的特定性质,如光的单一波长、方向性强、高能量密度等,来实现测量。通常,激光传感器会发射一束激光束,
    的头像 发表于 03-07 15:48 1728次阅读

    微波传感器的工作原理和应用

    、准确和无接触的优点。 微波传感器的工作原理主要基于雷达技术。雷达是一种利用电磁波进行探测和辨别的技术。微波传感器利用发射天线发射微波信号,
    的头像 发表于 03-06 15:54 1559次阅读

    基于IC555构建的光反射传感器电路

    这里发布的 DIY 项目是使用 IC555 和 TCRT5000模块的光电反射传感器。这些传感器是光电传感器,这意味着它们依赖于光或光,不需要与任何其他物体接触即可感应。当
    的头像 发表于 02-25 16:22 742次阅读
    基于IC555构建的光<b class='flag-5'>反射</b><b class='flag-5'>传感器</b>电路

    ​光电液位传感器对比电容式液位传感器

    传感器进行对比分析,以便更好地了解它们的特性和应用。 光电液位传感器利用光学原理来检测液位的存在。当光线通过液体时,光线的传播速度会因液体的存在而发生变化,从而改变反射光线的强度。通过
    的头像 发表于 12-29 08:39 393次阅读

    无线传感器如何联网?无线传感器如何通信?

    无线传感器如何联网?无线传感器如何通信? 无线传感器的联网和通信是指利用无线技术将传感器节点连接到互联网,
    的头像 发表于 12-15 10:10 2062次阅读

    大家知道什么是微型称重传感器吗,技术参数有哪些?

    作为一种成功且实用性极高的微型机电器件,主要包括利用薄膜片的机械形变产生电信号输出的微型压力传感器微型加速度
    发表于 11-21 09:29

    什么是超声波传感器光学与超声波传感器的对比

    传感器头发射超声波,并再次通过传感器头接收目标物反射回来的超声波。超声波式传感器可通过测量从发射到接收的“时间”来测量到目标物的距离。
    发表于 11-06 17:41 997次阅读
    什么是超声波<b class='flag-5'>传感器</b>?<b class='flag-5'>光学</b>与超声波<b class='flag-5'>传感器</b>的对比