Диффузионный тип

В фотодатчиках диффузионного типа, иногда называемых фотодатчиками близких расстояний, передатчик и приемник размещены в одном корпусе. Пучок света, излучаемый передатчиком, попадает на объект и рассеивается под различными углами. Часть отраженного света возвращается в приемник и, таким образом объект регистрируется. Из-за того, что большая часть излученного передатчиком, а затем отраженного от объекта света теряется, практически используемые датчики диффузионного типа выпускаются для применений в задачах близкого обнаружения объекта.

Преимущество фотодатчиков диффузного типа состоит в том, что не требуется вторичное устройство, такое как отражатель или отдельно стоящий приемник. Факторы влияющие на чувствительность фотодатчика диффузионного типа – это цвет, размер и диффузные характеристики регистрируемого объекта. Именно от этих параметров напрямую зависит способность объекта рассеивать свет, т.е. величина светового потока, который попадет на приемник. В таблице ниже приведены значения коэффициента диффузного отражения в зависимости от цвета и оптических характеристик регистрируемого объекта для датчиков диффузионного типа.

Коэфициент отражения для датчиков диффузионного типа

* Данные в таблице являются приблизительными, окончательные значения зависят от конкретных условий применения.

Датчики диффузионного типа с конвергенцией светового потока

Конвергенция светового потока в диффузионных фотодатчиках – это один из наиболее эффективных методов увеличения полезного сигнала. При конвергенции, световой поток от передатчика  с помощью линзы фокусируют на определенной точке перед датчиком, при этом линза приемника сфокусирована в ту же точку. Таким образом диапазон чувствительности определяется этой точкой фокуса. В таком случае датчик способен определять объект в этой фокальной точке, плюс-минус некоторое расстояние, называемое «окно чувствительности». Объекты перед или за «окном чувствительности» не регистрируются. Величина «окна чувствительности» зависит от коэффициента отражения объекта и особенностей настройки датчика. Вследствие того, что вся излучаемая энергия сфокусирована в одной точке, датчики такой конструкции имеют высокую чувствительность, что позволяет обнаруживать объекты достаточно малые или с низким коэффициентом отражения.

Датчики диффузионного типа с подавлением фона

Датчики диффузионного типа с подавлением фона регистрируют объект только в пределах ограниченного расстояния, а объект, находящийся на расстоянии большем, чем ограниченное, не регистрируется. Датчики такого типа менее чувствительны к цвету регистрируемого объекта. Их существенное преимущество по отношению к другим фотодатчикам диффузионного типа – они не реагируют на объекты находящиеся за регистрируемым объектом.
Датчики диффузионного типа с подавлением фона могут работать с объектами, находящимися на фиксированном или плавающем расстоянии. Подавление фона технически осуществляется двумя способами – механическим и электронным.

Датчики диффузионного типа с механическим подавлением фона

При подавлении фона механическим способом, в фотодатчике присутствуют два принимающих сенсора. Один из них принимает световой поток, отраженный от цели, а другой принимает световой поток от фонового объекта. Если  величина отраженного от регистрируемого объекта потока света  больше величины светового потока, отраженного от фонового объекта, регистрируемый объект определяется и формируется соответствующий выходной сигнал.  Если отраженный от фонового объекта световой поток больше потока отраженного от регистрируемого объекта, регистрируемый объект не определяется и соответствующий выходной сигнал не формируется. Расстояние до точки фокуса  может механически изменяться.

Датчики диффузионного типа с электронным подавлением фона

Позиционное чувствительное оборудование (PSD) используется вместо механических элементов. Передатчик излучает луч света, который отражается как от регистрируемого объекта так и от фонового объекта и поступает на две различные точки PSD (см. рисунок). Датчик оценивает величину светового потока поступившего на эти точки и сравнивает ее с заданной величиной, с тем, чтобы определить изменились ли выходные параметры.

1. Фотодатчики диффузионного типа

2. Фотодатчики с отражателем

3. Волоконно-оптические датчики

• Специальные оптические датчики