理学院
School of Sciences 课程设计报告
设计名称：光电开关工作原理及应用学生姓名：
学生学号：200801174
所在班级：应用物理081班
所在专业：应用物理
指导教师：
设计场所：应用电子、应用光学实验室设计时间：2011.7.5-2011.7.11
摘要：
本文介绍了光电传感器中光电开关的工作原理及性能,说明了光电开关在现代生活中的重要地位,显示了光电技术在日常生活生产中推广应用的巨大潜力。从分析光电传感器的原理出发，着重对它在生产生活等领域进行分析。通过传感器外形结构图和应用电路图，了解光电传开关的工作原理、结构、使用方法以及主要事项。介绍了该传感器的特点、应用领域、开始与未来的发展以及成像特点。
关键词：光电开关，光电传感器
ABSTRACT:
This article describes the photoelectric sensor photoelectric switch works and performance, shows the optical switch in an important position in modern life, showing the production of photovoltaic technology in daily life to promote the application of great potential. From the analysis of optical sensor principle, we focus on other areas of life in the production of its analysis. Shape through the sensor circuit diagram and application, understand the working principle of photoelectric transfer switch, structure, use, and the major issues. Describes the sensor characteristics, applications, beginning with the development and imaging characteristics.
KEY WORDS: Photoelectric switch, photoelectric sensor
1、光电开关介绍
1.1 光电开关的介绍
光电开关（即光电传感器）是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光
电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。
接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。
目前，这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。
1.2 光电开关的分类
1.2.1 按检测方式分
常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。
1.2.2按结构分类
光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。
放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。因此，该类型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能，可设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。
放大器内藏型是将放大器与传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和1ms两种），能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。
电源内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有SSR固态继电器或继
光电开关说明书 ①漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 ②镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 ③对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可*的检测装置。 ④槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信
号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可*。 ⑤光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 它们的工作光线示意图如图3所示。 (2)术语解释 常见的术语示意图如图4所示。 ①检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置(光电开关的感应表面)到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。 ②回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。 ③响应频率：在规定的1s的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。 ④输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。 ⑤检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。 ⑥输出形式：分NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC 二线、AC五线(自带继电器)，及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的输出形式。
E3JK种类: 不带支架或反射板的传感器 电源电压检测方式形状检测距离输出 形式 型号 AC/DC 自由 电源型对射型*1 (投光器+受光器) 40m(红色光) 继电器 E3JK-TR11 2M 投光器: E3JK-TR11-L 2M 受光器: E3JK-TR11-D 2M 5m(红色光) E3JK-TR12 2M 投光器: E3JK-TR12-L 2M 受光器: E3JK-TR12-D 2M 40m(红外线) E3JK-TR13 2M 投光器: E3JK-TR13-L 2M 受光器: E3JK-TR13-D 2M 5m(红外线) E3JK-TR14 2M 投光器: E3JK-TR14-L 2M 受光器: E3JK-TR14-D 2M 回归反射型 (无M.S.R.功能) *2 7m[100mm]*3 (使用E39-R1时) 11m[100mm] (使用E39-R2时) (红色光) E3JK-RR11 2M 7m[100mm]*3 (使用E39-R1时) 11m[100mm] (使用E39-R2时) (红外线) E3JK-RR13 2M 回归反射型 (带M.S.R.功能) 6m[100mm]*3 (使用E39-R1时) 10m[100mm] (使用E39-R2时) (红色光) E3JK-RR12 2M 扩散反射型 2.5m (红色光) E3JK-DR11 2M 300mm (红色光) E3JK-DR12 2M 2.5m (红外线) E3JK-DR13 2M 300mm (红外线) E3JK-DR14 2M DC 对射型*1 (投光器+受光器) 40m(红色光) NPN E3JK-TN11 2M 投光器: E3JK-TN11-L 2M
光电开关专用名词说明及使用说明 光电开关英文叫：Photoelectric switch 1 概述 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 目前，这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 2专用名词说明 2.1 检出距离 对射式和镜面反射式光电开关的检出距离是指光轴上无有效遮挡物野战，可稳定检出的最大距离。 反射式光电开关的检出距离则是可稳定检出标准检测物的最大距离。 2.2 回差距离 回差距离指动作距离与复位距离之差。它用检出距离的比率来表示，一般在检出距离的20%以下。 2.3 响应时间 把从受光器初始有效受光到输出动作所需的时间称作响应时间。 把从受光器初始有效遮光到输出复位所需的时间称为复位应用时间。 2.4 暗动 暗动（DARK ON）：即遮光动作。它表示在进入受光器的光速减少到一定程序时或被全遮时，输出晶体管将导通输出。 2.5 亮动 亮动（LIGHT ON），也称受光动作。它是指进入受光器的光束增加到一定量时，输出晶体管导通且有输出。 2.6 外同步输入功能 在一般情况下，凡具有外部诊断输入功能的光电开关，一般均具有外同步功能。 也就是说，用接点或晶体管导通等方法使蓝线与黑线短接（ON）可随时停止投光。可以据此在工作前预检传感器检测是否正常。在工作中，利用此性质也可随时接受控制系统发出的运行或中断指令。如果将前一个输出与后一个外同步输入进行串接，则可实现与门等功能。 3使用
VTE18-4N4212 光电开关图片参数资料技术问题接线图说明书Model Name > VTE18-4N4212 Part No. > 6013252 VTE18-4N4212开关参数如下： At a glance ? Cylindrical M18 housing ? Three sensing distances of 200 mm, 400 mm or 800 mm ? 3- or 4-wire ? Straight or right-angle housing ? Metal o r plastic housing Your benefits ? Simple, standardized design ensures easy mounting, alignment and replacement ? Compact, space-saving design easily fits in tight application spaces Features Sensor/detection principle: Photoelectric proximity sensor, energetic Housing design (light emission): Cylindrical, straight, straight Housing length: 63.6 mm Thread diameter (housing): M18 x 1 Optical axis: Axial Sensing range max.: 5 mm ... 400 mm 1) Sensing range: 5 mm ... 350 mm Type of light: Infrared light Light source: LED 2) Light spot (distance): 20 mm (400 mm) Sensitivity adjustment: Potentiometer, 270° Angle of dispersion: 2.8 °
光电开关工作原理（返回）气 电感式接近开关电容式接近开关红外线光电开关位移传感器霍尔 开关磁性开关 光电开关工作原理型号说明术语解释接线图号常用发射镜应 用图例注意事项 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人 眼可见的光波是380nm - 780 nm,发射波长为780nm -Imm的长射线称 为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。 BIVMr? βXM? ^L∏nr 器）属于光电接近开关的简称 它是利用被检测物体对红外光 束的遮光或反射由同步回路选 通而检测物体的有无其 /、 物体不 限于金属对所有能反射光线的 物体均可检测。根据检测方式的 不同红外线光电开关可分为 红外线光电开关（光电传感 1林就牯區I—加屯畀 解墀轟I_L**l∞ J―θ
1 .漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选^=C GDKG ）；*1引起理想漫反射的光度分布=---- * I ↑ ↑SglH电开戋被?Mft?翻Ih 2?镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关 发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 3?对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4?槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收 器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 I I≡'■—-GnKS N 二二二二二二二ZTT
光电开关工作原理N P N与 P N P传感器差异 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380n m-780n m，发射波长为780n m-1m m的长射线称为红外线，浙江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外 线。 红外线光电开关（光电传感器）属 于光电接近开关的简称，它是利用被检 测物体对红外光束的遮光或反射，由同 步回路选通而检测物体的有无，其物体 不限于金属，对所有能反射光线的物体 均可检测。根据检测方式的不同，红外 线光电开关可分为 1.漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传 感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发 射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产 生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率 极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 引起理想漫反射的光度分布 局部较强漫反射时的光度分布
2.镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 3.对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关 光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 型号说明
电子知识摘要 电子知识摘要 (一）光电开关的基础知识 （二）光电开关基础知识 KG3022T微电脑交直流全自动 KG3022T微电脑全自动打铃仪 该作者的其他文章 博主推荐 相关日志 随机阅读 首页推荐 [微博]一分钟教你变魔术 1000美元一碗的中国拉面 香港'城管'为什么不打人 芙蓉：娱乐圈里我最干净 鲤鱼抢食犹如'饿鬼投胎' 韩国女孩为何看起来漂亮 更多>> 对“推广广告”提建议 （二）光电开关基础知识 电子知识摘要 (一）光电开关的基础知识 2010-08-20 22:27:50| 分类：默认分类 | 标签： |字号大中小订阅 （一）光是开关的分类 压力传感器光电开关可分为镜面反射型、漫反射型、对射型。 镜面反射型光电开关:由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，即返回接收器，当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间，有效作用距离从米至20米。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中。 漫反射型光电开关:是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。 对射型光电开关:由发射器和接收器组成，结构上是两者相互分离的，在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。位移传感器 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝)，所以它可以在许多场合得到应用。
光电开关设计说明 书
光电开关式设计说明书 学校：重庆三峡学院 班级：10级机械4班小组成员：
1、光电开关介绍 1.1 光电开关的介绍 光电开关（即光电传感器）是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常见它来记数机械臂的运动次数。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。可是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 当前，这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。另外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 1.2 光电开关的分类 1.2.1 按检测方式分 常见光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜
面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。 1.2.2按结构分类 光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。 放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。因此，该类型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能，可设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。 放大器内藏型是将放大器与传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和1ms 两种），能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。 电源内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有SSR固态继电器或继电器常开、常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。