Sensor optik adalah komponen elektronik yang dirancang untuk mendeteksi dan mengubah sinar cahaya menjadi sinyal listrik. Komponen-komponen ini berguna untuk mengukur intensitas cahaya yang datang dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat dibaca oleh alat pengukur terintegrasi, tergantung pada jenis sensornya.
Artikel ini menguraikan prinsip pengoperasian sensor optik, jenis sensor optik, pertimbangan pemilihan sensor optik, dan aplikasi utama.
Sensor optik adalah komponen yang ada di mana-mana dalam perangkat dan peralatan elektronik yang digunakan di bidang industri, konsumen, perawatan kesehatan, dan otomotif.
Dengan kebutuhan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk penginderaan nirsentuh karena pandemi global, sensor optik telah digunakan dalam dispenser pembersih di fasilitas perawatan kesehatan jangka panjang untuk memastikan kepatuhan kesehatan dan keselamatan.
Aplikasi medis lainnya termasuk perangkat biomedis untuk analisis napas dan pemantauan detak jantung. Analisis napas dapat dicapai dengan menggunakan laser dioda yang dapat disetel, sedangkan pantulan cahaya kembali ke sensor melalui kulit dapat secara akurat memantau detak jantung manusia dalam proses yang dikenal sebagai photoplethysmography. Sensor portabel yang dapat dikenakan menggunakan sensor optik untuk pelacakan otomatis dan manual status kesehatan dan tanda-tanda vital pengguna.
Dalam aplikasi industri dan komersial, sensor optik juga digunakan untuk penginderaan jarak dan suhu serta otomatisasi dalam aplikasi Industri 4.0. Misalnya, sensor optik dapat mendeteksi level cairan di fasilitas rekayasa proses, seperti level minyak bumi di tangki tambak dan kilang hidrokarbon, dengan mengintegrasikan LED inframerah, transistor cahaya, dan ujung prisma transparan.
Sensor optik juga memungkinkan kontrol otomatis dengan mendeteksi keberadaan komponen di lantai pabrik.
Sensor optik juga digunakan untuk penginderaan cahaya sekitar dalam elektronik konsumen seperti smartphone, dengan keunggulan seperti memperpanjang masa pakai baterai dan mengoptimalkan kecerahan layar agar sesuai dengan jumlah pencahayaan di lingkungan.
Skema di bawah ini (Gambar 1) mengintegrasikan mikrokontroler dan IC driver LED yang dilengkapi kontrol otomatis untuk mencapai arus keluaran yang sebanding dengan jumlah cahaya sekitar dan meniru sensitivitas spektral mata manusia.
Foto-interrupter dan fotosensor tipe reflektif digunakan untuk penginderaan optik pada printer dan pemindai 3D untuk aplikasi industri dan ritel. Sensor optik juga digunakan dalam peralatan pengawasan di gedung komersial dan perumahan untuk mendeteksi penyusup.
Jenis sensor optik yang paling umum meliputi:
Teknologi penginderaan optik memerlukan sumber cahaya monokromatik, ringkas, dan andal agar berfungsi secara efektif. Sumber cahaya umum yang cocok untuk pencahayaan sensor optik termasuk LED dan laser.
Dioda pemancar cahaya (LED) menghasilkan cahaya ketika elektron bergabung dengan lubang di persimpangan semikonduktor yang didoping n dan p untuk membantu pelepasan foton. Di sisi lain, laser dihasilkan oleh eksitasi listrik elektron dalam atom bahan tertentu, seperti kaca atau kristal.
Namun, berbagai jenis sensor optik beroperasi sedikit berbeda.
Arus maksimum yang dapat digerakkan oleh fototransistor berbasis tahap keluaran dalam interupsi foto tergantung pada jumlah cahaya yang diterimanya. Ketika cahaya menyinari fototransistor (yaitu, tidak ada objek di celah), pengganggu foto menunjukkan keluaran RENDAH.
Sebaliknya, foto-interrupter menunjukkan output TINGGI dengan kehadiran objek. Insinyur dapat memanfaatkan kemampuan interupsi foto dengan menghubungkan output ke mikrokontroler atau perangkat logika untuk kontrol optik.
Waktu respons, biaya, ukuran, dan sensitivitas merupakan pertimbangan penting bagi para insinyur yang ingin mengintegrasikan sensor optik ke dalam desain mereka.
Waktu respons mengacu pada waktu yang dibutuhkan sensor optik untuk merespons cahaya yang datang dan sangat penting dalam beberapa aplikasi. Waktu respons yang lebih cepat biasanya menghasilkan efisiensi penginderaan optik yang lebih tinggi. Banyak sensor optik (Gambar 4) menggabungkan sirkuit pengukuran waktu respons ke dalam desainnya untuk memperhitungkan kemampuan waktu tunda, naik, dan turun.
Demikian pula, biaya merupakan persyaratan penting untuk merancang sensor optik. Banyak faktor yang mempengaruhi keseluruhan biaya desain sensor optik, termasuk pembelian perangkat keras/lunak, pengujian, serta penelitian dan pengembangan.
Sensor juga tersedia dalam berbagai ukuran, tergantung pada jenis dan aplikasi spesifiknya. Misalnya, ukuran paket penginterupsi foto tipikal berkisar dari 3,6 x 3,3 mm hingga 8 x 4,2 mm. Karena miniaturisasi yang cepat, perancang akan sering memilih sensor optik yang lebih kecil dengan keseimbangan kinerja tinggi dan biaya yang lebih rendah.
Selain itu, desainer menyukai sensor yang sensitif terhadap spektrum cahaya yang lebih luas, termasuk cahaya tampak dan inframerah. Sensitivitas yang lebih tinggi hingga ±40 dapat mencapai hingga empat kali lebih cepat kedekatan dan pengukuran penginderaan cahaya sekitar.
Sensor optik menawarkan beberapa manfaat dalam berbagai aplikasi, termasuk:
Selain itu, mereka sangat cocok untuk memantau berbagai fenomena kimia dan fisik dan bersifat inert secara kimia, yang sangat penting dalam lingkungan yang berbahaya dan mudah terbakar.
Selain itu, mengingat pandemi, kebutuhan akan penginderaan non-kontak berada pada titik tertinggi sepanjang masa. Sensor optik dapat digunakan untuk merancang solusi inovatif di lingkungan industri dan komersial untuk memfasilitasi kepatuhan keselamatan dan kesehatan.
ROHM adalah penyedia solusi sensor optik berkinerja tinggi. Sensor ROHM menawarkan sensitivitas tingkat tinggi, yang sangat penting dalam berbagai aplikasi, misalnya, otomatisasi, penginderaan gerak, pengukuran, keamanan, pengawasan, dan banyak lagi.
Solusi penginderaan optik termasuk sensor jarak dan cahaya sekitar, interupsi foto, LED inframerah, fotosensor, fotodioda, fototransistor, IC sensor cahaya sekitar, dan detektor 4 arah. Sensor optik ROHM menawarkan rentang suhu pengoperasian yang luas (-25 hingga +85 °C) dan tersedia dalam paket kecil untuk penghematan ruang yang optimal.
Untuk informasi lebih lanjut tentang solusi penginderaan optik ROHM, silakan kunjungi situs webnya.
Artikel Industri adalah bentuk konten yang memungkinkan mitra industri untuk berbagi berita, pesan, dan teknologi yang bermanfaat dengan pembaca All About Circuits dengan cara yang tidak sesuai dengan konten editorial. Semua Artikel Industri tunduk pada pedoman editorial yang ketat dengan tujuan menawarkan kepada pembaca berita, keahlian teknis, atau cerita yang bermanfaat. Sudut pandang dan pendapat yang diungkapkan dalam Artikel Industri adalah dari mitra dan belum tentu dari All About Circuits atau penulisnya.
Sensor
Penjadwal sistem operasi tingkat tinggi (OS) konvensional seperti Windows atau macOS memiliki tujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Dalam skenario ini, beberapa pengguna mungkin ingin menjalankan banyak aplikasi sekaligus. Semua proses dan utas yang mendasarinya harus mendapatkan bagian waktu C
Jaringan 5G pribadi menawarkan kecepatan data, keandalan, latensi rendah, dan lebih banyak lagi untuk konektivitas perangkat yang meresap guna memungkinkan aplikasi manufaktur berbasis data yang inovatif. Mengapa 5G di Manufaktur? Industrial Ethernet adalah tulang punggung infrastruktur operasio
RPA, bila didukung oleh berbagai modul AI, dapat memberikan kemampuan khusus untuk melakukan tugas pemrosesan subjektif yang biasanya dilakukan oleh orang. AI dan otomatisasi proses robotik sering digabungkan ke dalam kalimat yang sama tetapi sebagian besar inisiatif RPA tidak ada hubungannya denga
Ketika seorang insinyur bernama ChuckHall mulai memiliki ide untuk mencetak objek 3D pada 1980-an, semuanya tampak seperti fiksi ilmiah. Namun sejak itu, pencetakan 3D tidak hanya menjadi kenyataan selangkah demi selangkah, tetapi juga merupakan pengubah permainan yang sangat mempengaruhi dunia, sep
