Penderia foto mikro mempunyai penguat terbina dalam dan tersedia dalam pelbagai konfigurasi, dengan pancaran cahaya termodulat, tidak termodulat dan terpolarisasi. Ia digunakan untuk memberikan penderiaan atau kedudukan bahan, komponen atau pemasangan yang tepat dan stabil. Sesetengahnya mempunyai sambungan bersepadu, seperti penarafan persekitaran IO-Link dan IP 67.
Kegunaan untuk penderia foto mikro termasuk peralatan pembuatan ketepatan di kilang Industri 4.0, pengendalian wafer masuk semikonduktor operasi fabrikasi, dan pengesanan photoplethysmography (PPG) pengoksigenan darah (SpO2) dalam oksimeter nadi.
Soalan Lazim ini menyemak pelbagai reka bentuk penderia foto mikro dan cara ia dioptimumkan untuk aplikasi tertentu.
Penderia foto mikro slot pemancar mengesan kehadiran objek semasa ia melalui slot, atau apertur, dan mengganggu pancaran cahaya daripada pemancar. Selain pengecaman objek, penderia ini boleh digunakan untuk kedudukan objek yang tepat. Paksi optik pemancar dan penerima ditetapkan, memudahkan pemasangan. Penderia ini tersedia dalam pelbagai konfigurasi dan jenis penyambung (Rajah 1).
Penderia foto mikro melalui pancaran terdiri daripada unit pemancar dan penerima yang berasingan. Mereka beroperasi pada prinsip gangguan rasuk yang sama seperti penderia slot, tetapi pemancar dan penerima boleh diletakkan jauh dan sesuai untuk aplikasi yang menuntut pemisahan penderiaan panjang. Penjajaran yang betul bagi pemancar dan penerima adalah penting apabila menggunakan penderia ini.
Penderia foto mikro reflektif, kadangkala dipanggil penderia reflektif meresap, termasuk pemancar dan penerima dalam modul. Apabila objek memasuki kawasan penderiaan, cahaya dipantulkan ke penerima. Beberapa penderia foto mikro reflektif direka dengan keupayaan untuk mengenali tanda bercetak pada pembungkusan. Penderia reflektif terhad ialah reka bentuk khas yang dioptimumkan untuk beroperasi dengan kehadiran objek latar belakang yang sebaliknya boleh menyebabkan prestasi penderiaan tidak stabil.
Penderia foto mikro retroreflective direka untuk aplikasi yang memerlukan jarak penderiaan yang panjang. Pemancar dan penerima berada dalam modul berasingan dan memerlukan penjajaran untuk operasi yang betul. Apabila objek melalui pancaran cahaya dari pemancar, ia menghalang cahaya daripada sampai ke penerima dan dikesan. Keperluan untuk penjajaran tepat pemancar dan penerima menjadikannya sukar untuk mencapai ketepatan tinggi dengan jenis sensor ini.
Nadi oksimeter
Oksimeter nadi menggunakan ciri-ciri penyerapan cahaya yang berbeza bagi hemoglobin beroksigen (HbO2) dan hemoglobin terdeoksigen (RHb) pada panjang gelombang cahaya tertentu. Oksimeter nadi telah dilaksanakan menggunakan dua LED, LED merah 660 nm dan LED IR 940 nm, dan penerima fotodiod yang beroperasi dalam konfigurasi reflektif dalam penderia mikro foto bersepadu sangat.
Sensor beroperasi dalam tiga peringkat. Pertama, LED merah berdenyut, dan isyarat pulangan diukur; seterusnya, LED IR berdenyut, dan isyarat pulangan diukur; akhirnya, isyarat latar belakang diukur dengan kedua-dua LED dimatikan untuk mengecualikan gangguan daripada sumber cahaya luar. Fungsi penderiaan dibahagikan kepada empat fotodiod yang boleh dimultiplekskan kepada dua atau empat saluran optik berasingan yang disambungkan ke blok pemprosesan isyarat analog, bergantung pada keperluan reka bentuk (Rajah 3).
Pengendalian wafer
Kadangkala penderia mikro terlalu besar. Dalam fabrik wafer semikonduktor automatik, wafer dialihkan antara mesin pemprosesan dalam pod bersatu bukaan hadapan khusus (FOUPS). Apabila wafer diletakkan dalam FOUPS oleh pengendali robot, ia mungkin tidak sejajar, beberapa slot mungkin kosong, atau beberapa slot mungkin mengandungi berbilang wafer. Pengendali robot yang menerima FOUPS perlu mengenal pasti wafer yang hilang, tidak sejajar atau berbilang wafer. Jika tidak, wafer yang sangat mahal itu boleh rosak, mengakibatkan kerugian kewangan yang ketara.
Wafer dalam FOUPS hanya beberapa milimeter tebal, dan penderia mikro foto pengenalan wafer mestilah sangat nipis. Untuk aplikasi ini, penderia foto mikro konvensional dengan penguat terbina dalam terlalu besar. Penderia foto mikro khusus dengan modul penguat luaran telah dibangunkan. Penderia rasuk melalui ini terdiri daripada unit pemancar dan penerima setebal 1.5 mm yang disambungkan kepada modul penguat dengan kabel fleksibel (Rajah 4). Apabila dipasang dalam pengesan akhir pengendali wafer, mereka boleh mengenal pasti slot yang diisi dengan betul, wafer senget dan wafer berganda dengan cepat dan pasti.
Ringkasan
Penderia foto mikro mempunyai penguat terbina dalam dan tersedia untuk pelbagai aplikasi. Ia kebanyakannya digunakan untuk penderiaan dan kedudukan objek, tetapi reka bentuk tersuai tersedia untuk aplikasi khusus seperti oksimeter nadi dan peralatan pengendalian bahan dalam fabrik semikonduktor.
Rujukan
Reka bentuk dan Pembuatan Sensor Nipis dan Mikro-Optik untuk Prototaip Pantas, sensor MDPI
Penderia fotoelektrik mikro, Panasonic
Mikrosensor foto, Omron
Modul Penderia Optik PPG dengan Pemancar Merah/IR Bersepadu dan AFE, Peranti Analog
Pemetaan wafer yang boleh dipercayai, Balluff