سنسور نوری

سنسور نوری چیست؟

Photoelectric Sensor از یک منبع نور و یک Receiver استفاده می‌کند. Emitter پرتو نور را ارسال می‌کند و Receiver مقدار نوری را که به آن می‌رسد اندازه‌گیری می‌کند.

ورود Target به مسیر نور می‌تواند باعث قطع Beam، کاهش نور دریافتی یا بازتاب نور به سمت Receiver شود. مدار الکترونیکی Sensor این تغییر را تشخیص می‌دهد و خروجی را تغییر وضعیت می‌دهد.

بیشتر Photoelectric Sensorهای صنعتی از LED مادون قرمز یا نور مرئی قرمز استفاده می‌کنند. در بعضی مدل‌ها نور سبز، آبی یا Laser نیز برای کاربردهای خاص استفاده می‌شود.

انواع سنسور نوری صنعتی

مهم‌ترین تقسیم‌بندی سنسور نوری بر اساس روش تشخیص انجام می‌شود. Through-beam، Retro-reflective و Diffuse-reflective سه ساختار اصلی هستند و هر کدام برای شرایط خاصی مزیت دارند.

سنسور نوری Through-beam چیست؟

در Through-beam Sensor یک Emitter در یک سمت و Receiver در سمت مقابل نصب می‌شود. در حالت عادی Beam از فرستنده به گیرنده می‌رسد و با ورود Target به میان این دو، مقدار نور دریافتی کاهش پیدا می‌کند.

این روش یکی از پایدارترین ساختارهای Photoelectric Detection است و معمولاً می‌تواند فاصله‌های بیشتری نسبت به Diffuse-reflective پوشش دهد. OMRON برای Through-beam به فاصله‌هایی از چند سانتی‌متر تا چند ده متر اشاره می‌کند.

رنگ و براق بودن Target در این ساختار معمولاً اثر کمتری دارد، زیرا سیستم بیشتر قطع شدن Beam را بررسی می‌کند. در مقابل باید برای نصب دو تجهیز در دو طرف مسیر و سیم‌کشی آن‌ها فضای کافی وجود داشته باشد.

سنسور نوری Retro-reflective یا آینه‌دار

در Retro-reflective Sensor فرستنده و گیرنده در یک Housing قرار دارند و در طرف مقابل یک Reflector نصب می‌شود. نور به Reflector برخورد می‌کند و به سمت Sensor بازمی‌گردد.

وقتی Target میان Sensor و Reflector قرار می‌گیرد، مسیر نور قطع یا تضعیف می‌شود و Sensor حضور جسم را تشخیص می‌دهد. در بازار ایران این نوع معمولاً با عنوان «سنسور نوری آینه‌دار» یا «یک‌طرفه آینه‌دار» شناخته می‌شود.

مزیت آن نسبت به Through-beam این است که سیم‌کشی فقط در یک سمت ماشین انجام می‌شود و در طرف دیگر Reflector قرار می‌گیرد. با این حال انتخاب Reflector و Alignment مناسب اهمیت دارد.

MSR و تشخیص اجسام براق

در Retro-reflective Sensor معمولی، یک جسم بسیار براق ممکن است نور را مانند Reflector به Receiver بازگرداند و باعث تشخیص نامطمئن شود. برای کاهش این مشکل بعضی مدل‌ها از Polarizing Filter و عملکرد MSR استفاده می‌کنند.

MSR یا Mirror Surface Rejection کمک می‌کند Sensor نور برگشتی از Reflector اصلی را از بازتاب مستقیم سطح براق تشخیص دهد. این قابلیت برای قوطی فلزی، بسته‌بندی براق و Targetهای Mirror-like اهمیت دارد.

سنسور نوری Diffuse-reflective چیست؟

در Diffuse-reflective Sensor فرستنده و گیرنده داخل یک بدنه هستند و Reflector جداگانه وجود ندارد. نور از Sensor به Target تابیده می‌شود و بخشی از نور بازتاب‌شده از خود جسم به Receiver برمی‌گردد.

نصب این مدل ساده است، چون فقط یک Sensor نیاز دارد. اما مقدار نور بازتابی به رنگ، جنس، بافت، زاویه و براق بودن سطح Target وابسته است.

برای مثال یک قطعه سفید مات ممکن است از فاصله بیشتری نسبت به جسم سیاه با Reflectance پایین تشخیص داده شود. به همین دلیل فاصله نامی Diffuse Sensor معمولاً با یک Standard Target مشخص مانند White Paper اعلام می‌شود.

مقایسه Through-beam، Retro-reflective و Diffuse

سنسور نوری BGS یا Background Suppression

در بعضی کاربردها یک Conveyor، دیواره یا جسم دیگری پشت Target قرار دارد و ممکن است یک Diffuse Sensor ساده آن پس‌زمینه را نیز تشخیص دهد. مدل‌های Distance-settable با قابلیت BGS برای کاهش این مشکل طراحی شده‌اند.

Background Suppression به Sensor اجازه می‌دهد جسمی را که بعد از فاصله تنظیم‌شده قرار دارد نادیده بگیرد. بنابراین می‌توان Target را روی Conveyor تشخیص داد بدون اینکه خود تسمه یا پس‌زمینه به‌عنوان Object اصلی شناسایی شود.

این تکنولوژی همچنین اثر رنگ Target را نسبت به Diffuse ساده کاهش می‌دهد، اما باز هم مشخصات دقیق هر مدل و شرایط سطح باید بررسی شوند.

تشخیص اجسام شفاف

تشخیص شیشه، بطری PET، فیلم شفاف یا بسته‌بندی Transparent نسبت به جسم مات دشوارتر است، زیرا بخش زیادی از نور می‌تواند از Target عبور کند.

بعضی Retro-reflective Sensorها به‌طور خاص برای Transparent Object Detection طراحی می‌شوند و افت کوچک شدت نور را تشخیص می‌دهند. OMRON نیز در خانواده‌های جاری خود مدل‌های مخصوص Transparent Detection ارائه می‌کند.

بنابراین برای بطری یا فیلم شفاف بهتر است مدل اختصاصی این کاربرد انتخاب شود و صرفاً حساسیت یک Sensor عمومی تا حداکثر افزایش پیدا نکند.

فاصله تشخیص سنسور نوری

Sensing Distance به روش تشخیص و مدل بستگی دارد. Through-beam می‌تواند Range بسیار بیشتری داشته باشد، Retro-reflective در محدوده میانی قرار می‌گیرد و Diffuse معمولاً فاصله کوتاه‌تری دارد.

برای نمونه، خانواده فعال OMRON E3Z که مشخصات آن در آوریل 2026 به‌روزرسانی شده است، مدل‌های Through-beam، Retro-reflective و Diffuse را در یک خانواده ارائه می‌کند و Range آن‌ها از چند صد میلی‌متر تا چندین متر و در بعضی Through-beamها تا ده‌ها متر متفاوت است.

این تفاوت نشان می‌دهد که عبارت «سنسور نوری 10 متر» به‌تنهایی برای سفارش کافی نیست و نوع Detection Method نیز باید مشخص باشد.

NPN و PNP در سنسور نوری

بسیاری از Photoelectric Sensorهای DC با خروجی NPN یا PNP عرضه می‌شوند. این دو عبارت نوع مدار خروجی ترانزیستوری را مشخص می‌کنند و باید با Digital Input PLC یا کنترلر سازگار باشند.

در PNP خروجی فعال به سمت ولتاژ مثبت سوئیچ می‌شود و در NPN مسیر خروجی به سمت 0V هدایت می‌شود. نوع موجود در تابلو و استاندارد سیم‌بندی ماشین باید قبل از سفارش بررسی شود.

برای مثال خانواده فعلی OMRON E3Z در مدل‌های Through-beam، Retro-reflective و Diffuse هم نسخه NPN و هم PNP دارد؛ بنابراین حتی در یک سری واحد نیز پسوند کد محصول اهمیت زیادی دارد.

Light-ON و Dark-ON چیست؟

Light-ON و Dark-ON منطق عملکرد خروجی را نسبت به نور دریافتی تعریف می‌کنند. در Light-ON خروجی زمانی فعال می‌شود که شرایط دریافت نور مطابق منطق Sensor برقرار باشد.

در Dark-ON خروجی هنگام حالت تاریک یا قطع نور فعال می‌شود. معنی عملی دقیق آن به Through-beam، Retro-reflective یا Diffuse بودن Sensor بستگی دارد.

بسیاری از مدل‌ها امکان انتخاب Light-ON/Dark-ON را دارند. هنگام Replacement بهتر است Logic دستگاه قبلی نیز ثبت شود تا برنامه PLC یا سیم‌بندی بدون دلیل تغییر نکند.

Response Time و سرعت تشخیص

Photoelectric Sensor به دلیل نداشتن قطعات مکانیکی می‌تواند Response بسیار سریعی داشته باشد و به همین دلیل برای شمارش محصول روی خطوط پرسرعت کاربرد دارد.

در انتخاب Sensor باید سرعت حرکت Target، ابعاد آن و Response Time بررسی شوند. اگر جسم برای مدت بسیار کوتاهی از مقابل Sensor عبور کند، Sensor و ورودی PLC باید فرصت کافی برای تشخیص Pulse داشته باشند.

Scan Time PLC نیز در این کاربرد مهم است. استفاده از Sensor سریع در کنار Input یا برنامه‌ای که Pulse کوتاه را دریافت نمی‌کند، نتیجه مطلوب ایجاد نخواهد کرد.

نور محیط و تداخل نوری

نور محیط می‌تواند روی سیستم Optical اثر بگذارد. Sensorهای صنعتی برای کاهش اثر Ambient Light از روش‌های مختلف مانند Pulse Modulation و Processing داخلی استفاده می‌کنند، اما محدودیت‌های اعلام‌شده سازنده همچنان باید رعایت شوند.

تابش مستقیم نور شدید به Receiver، نصب چند Sensor کنار یکدیگر یا Reflection از سطوح براق می‌تواند باعث تشخیص ناپایدار شود. بعضی مدل‌ها دارای Mutual Interference Protection هستند.

استفاده در فضای باز نیز فقط زمانی مناسب است که سازنده همان محصول را برای شرایط Outdoor تأیید کرده باشد. برای مثال OMRON برای Photoelectric Sensorهای عمومی خود استفاده Outdoor را به‌صورت کلی تضمین نمی‌کند و به اثر نور مستقیم، باران و مه اشاره می‌کند.

شکل بدنه و نحوه اتصال

سنسورهای نوری در بدنه‌های Cylindrical، Rectangular، Miniature و Slot عرضه می‌شوند. در بازار ایران مدل‌های استوانه‌ای M18 و مدل‌های مکعبی از رایج‌ترین ساختارها هستند.

اتصال نیز می‌تواند به‌صورت Pre-wired، Connector مانند M8 یا M12 یا Terminal باشد. Connector در تعمیر و Replacement سریع‌تر مزیت دارد، ولی Pinout و نوع کابل باید با Sensor سازگار باشند.

کاربرد سنسور نوری در صنعت

راهنمای انتخاب سنسور نوری

نصب و تنظیم سنسور نوری

Through-beam و Retro-reflective به Alignment صحیح Optical Axis نیاز دارند. Emitter، Receiver یا Reflector باید طوری نصب شوند که بیشترین حاشیه پایداری دریافت نور ایجاد شود.

در Diffuse Sensor بهتر است تنظیم با Target واقعی انجام شود. استفاده از دست یا کاغذ سفید برای تنظیم نهایی یک Sensor که قرار است جسم سیاه یا براق را تشخیص دهد می‌تواند نتیجه اشتباه ایجاد کند.

لنز Sensor و Reflector نیز باید تمیز نگه داشته شوند. گردوغبار، روغن یا بخار می‌توانند مقدار نور دریافتی را کاهش دهند و حاشیه عملکرد را کم کنند.

تجهیزات جانبی سنسور نوری

• Reflector برای مدل‌های Retro-reflective
• Mounting Bracket و Adjustable Bracket
• کابل و Connectorهای M8 و M12
• Slit برای کاربردهای نیازمند Beam باریک‌تر در مدل‌های سازگار
• Protective Cover برای حفاظت مکانیکی Sensor
• Digital Input PLC متناسب با NPN یا PNP
• Reflector مخصوص Transparent Detection در مدل‌های مربوط

قیمت سنسور نوری

قیمت سنسور نوری به برند، Detection Method، فاصله تشخیص، نوع نور، Output، سرعت پاسخ، بدنه، Connector، IP Rating و قابلیت‌هایی مانند BGS یا Transparent Detection وابسته است.

یک Through-beam ساده 10m، یک Retro-reflective Polarized و یک Sensor تخصصی BGS حتی اگر ابعاد مشابهی داشته باشند از نظر ساختار و قیمت قابل مقایسه مستقیم نیستند.

در بازار ایران نیز فیلترهای اصلی خرید شامل Through-beam، Retro-reflective و Diffuse، فاصله تشخیص، NPN/PNP، Relay Output و نوع بدنه هستند. بنابراین هنگام استعلام بهتر است این مشخصات همراه کد کامل محصول اعلام شوند.

خرید سنسور نوری

برای خرید سنسور نوری ابتدا مشخص کنید Target چگونه باید تشخیص داده شود. اگر امکان نصب دو طرف مسیر وجود دارد و تشخیص پایدار در فاصله بیشتر اهمیت دارد، Through-beam گزینه مهمی است.

اگر سیم‌کشی فقط در یک سمت مطلوب است، Retro-reflective را بررسی کنید. اگر نصب Reflector نیز ممکن نیست و فاصله کوتاه‌تر قابل قبول است، Diffuse یا BGS بسته به رنگ و Background قطعه قابل بررسی هستند.

در مرحله بعد فاصله، خروجی NPN یا PNP، Light-ON/Dark-ON، سرعت، IP Rating و شرایط نور محیط تعیین می‌شوند. برای اجسام شفاف یا بسیار براق نیز بهتر است از مدل تخصصی همان کاربرد استفاده شود.

سوالات متداول سنسور نوری