中国石油大学传感器实验报告成绩：班级：姓名：同组者：教师：
光电耦合传感器实验
【实验目的】
1、了解光开关（反射式、对射式）的工作原理及其特性
2、了解并掌握使用光开关测量转速的原理及方法
【实验原理】
1、光电耦合器件：
对射式光电耦合器：
反射式光电耦合器：
2、转盘转速：0～2400RPM
3、工作电源220V/50HZ
【实验装置】
1、整机1台
2、2#迭插头对（红色，50cm）10根
3、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根
4、三相电源线1根
5、实验指导书 1本
6、合格证1份
7、保修卡1份
8、金属压块1只
【实验内容】
实验一对射式光开关实验（非调制）
实验准备: 打开箱盖、接好电源线、“电机调速旋钮”逆时针至最小
1)对射式光耦安装在电机左侧，上半部是发射二极管，下半部是接收三极管，它通过电机转盘
上的圆孔接收到发射二极管的发射光而产生电信号，因发射/接收均采用红外光，所以人的眼睛是看不到的。
2)按电路符号把对射式光耦接入电机右侧的转换电路中，注意二极管、三极管的极性，NC1是发
射二极管的限流电位器、可控制发光强度，NC2是接收三极管的I（光电流）/V（电压）转换电位器、可调节输入信号的大小，转换电路由二级工作在共发射极开关状态的晶体管组成。
3)将NC1调至最小（发射二极管发光强度最大），NC2调至最大（接收三极管的I/V转换最大）。
按下红色电源开关，用手轻轻拨动电机转盘，注意观察转换电路上的发光二极管状态，当光路被转盘遮挡时发光二极管状态如何？当光路因转盘上的圆孔而导通时发光二极管状态又如何？（试分析一下电路）
4)保持NC1不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC2（减小），转换电路上的发光二极
管会熄灭，这说明了什么？用其它较强光源照射一下对射式光电开关，发光二极管状态有变
化吗？这说明了什么？
5)保持NC2（最大）不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC1（增大），转换电路上的
发光二极管会熄灭（说明了什么？）。
实验二反射式光开关实验（非调制）
1）反射式光耦安装在电机右侧下部，发射二极管与接收三极管在同一面上，发射二极管发出的光射到电机转盘（无圆孔部分）上，其反射光会被接收三极管接收而产生电信号，因发射/接收均采用红外光，所以人的眼睛是看不到的。
2）按电路符号把反射式光耦接入电机右侧的转换电路中，注意二极管、三极管的极性，NC1是发射二极管的限流电位器可控制发光强度，NC2是接收三极管的I（光电流）/V（电压）转换电位器、可调节输入信号的大小，转换电路由二级工作在共发射极开关状态的晶体管组成。3）将NC1调至最小（发射二极管发光强度最大），NC2调至最大（接收三极管的I/V转换最大），按下红色电源开关，用手拨动电机转盘，注意观察转换电路上的发光二极管状态，当发射二极管的发射光无转盘遮挡从圆孔中直射出来（无反射）时，发光二极管状态如何？当发射光因转盘遮挡产生反射而被接收三极管接收时，发光二极管状态又如何？
4）保持NC1不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC2（减小），转换电路上的发光二极管会熄灭，这说明了什么？
5）保持NC2（最大）不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC1（增大），转换电路上的发光二极管会熄灭，说明了什么？
6）保持NC2最大，用手拨动电机转盘，使反射式光电开关端面从转盘上的圆孔中露出来，用其它光源照射一下反射式光电开关，发光二极管状态有变化吗？这说明了什么？
实验三光电调制实验
1）在实验一、实验二中，发射二极管由单一直流供电，发光强度是恒定的，如果光电开关靠得
较近，多个发射二极管工作时，接收三极管便可受到任意一个发射二极管的光干扰，光开关将无法工作，同时外界环境光对接收三极管也有较大的影响，根本无法在外界使用。
2）光电调制就是在光源（发射二极管）的直流供电基础上加了一个可变频率的交流激励信号，使发射二极管的发光强度按一定的频率变化。
3）按电路符号把对射式光耦中的“发射二极管”接入电机下方的调制电路，按下红色电源开关，调节“调制频率旋钮”，用示波器观察（1）调制电路振荡器输出信号波形（2）发射二极管正、负端的信号波形。注意示波器一端接地。
4）分析两个信号有什么异同点，各自说明了什么？是直流、交流还是交直流信号？
实验四锁相环解调实验
1）接实验三，按电路符号把对射式光耦中的“接收三极管”接入电机下方的解调电路，用手拨动电机转盘，使接收三极管可以通过电机转盘上的圆孔接收到发射二极管的发射光。
2）调节锁相环“中心频率”旋钮逆时针至最小，按下红色电源开关，注意观察解调电路上的发光二极管（亮起），用示波器观察接收三极管的发射极电压波形，确定三极管已收到发射光。顺时针仔细调节“中心频率”旋钮，注意观察解调电路上的发光二极管，当锁相环的中心频率与调制频率基本一致时，信号可以通过锁相环，锁相环输出一低电平，发光二极管熄灭。
3）改变调制频率，发光二极管随即亮起，再次仔细调节“中心频率”旋钮发光二极管再次熄灭。
实验五对射式光开关实验（调制）
1）接实验四第（3）步，用手拨动电机转盘，注意观察解调电路上的发光二极管，当光路被转盘遮挡时发光二极管状态如何？当光路因转盘上的圆孔而导通时发光二极管状态又如何？2）用手拨动电机转盘，使转盘上的圆孔对准对射式光耦，用其它光源照射一下对射式光电开关，
对解调电路上的发光二极管状态有干扰吗？并与实验一（4）的结果进行比较。
3）改变“调制频率”或“中心频率”，用手拨动电机转盘，观察解调电路上的发光二极管状态有变化吗？。
实验六反射式光开关实验（调制）
1）按电路符号把反射式光耦中的“发射二极管”接入电机下方的调制电路，注意二极管极性。
2）按电路符号把反射式光耦中的“接收三极管”接入电机下方的解调电路，注意三极管极性。
3）用手拨动电机转盘，使反射式光耦端面避开转盘上的圆孔（有反射光产生），按下红色电源开关，仔细调节“中心频率”旋钮，当锁相环的中心频率与调制频率基本一致时，信号可以通过锁相环，锁相环输出一低电平，发光二极管熄灭
4）用手拨动电机转盘，注意观察解调电路上的发光二极管状态，当发射二极管的发射光因转盘上的圆孔而直射出来（无反射）时，发光二极管状态如何？当发射光因转盘遮挡产生反射而被接收三极管接收时，发光二极管状态又如何？
5）用手拨动电机转盘，使反射式光耦端面从转盘上的圆孔中露出来，用其它光源照射一下反射式光电开关，它对解调电路上的发光二极管状态有干扰吗？并与实验二（6）的结果进行比较。
6）改变“调制频率”或“中心频率”，用手拨动电机转盘，观察解调电路上的发光二极管状态（有变化吗？）。
实验七对射式光开关转速测量实验
1）对射式光耦安装在电机左侧，上半部是发射二极管，下半部是接收三极管，它通过电机转盘上的圆孔可接收到发射二极管的发射光而产生电信号，因发射/接收均采用红外光，所以人
的眼睛是看不到的。
2）按电路符号把对射式光耦接入电机右侧的转换电路中，注意二极管、三极管的极性，NC1是发射二极管的限流电位器、可控制发光强度，NC2是接收三极管的I（光电流）/V（电压）转换电位器、可调节输入信号的大小，转换电路由二级工作在共发射极开关状态的晶体管组成。
3）将NC1调至最小（发射二极管发光强度最大），NC2调至最大（接收三极管的I/V转换最大），第二级晶体管输出接入频率/转速表（集电极接“+”），频率/转速表置“转速”位。
4）按下红色电源开关，调节“转速旋钮“启动电机，转速稳定后读出频率/转速表的数据（单位是什么？），同时观察第一级晶体管集电极上发光二极管的闪烁，调节转速旋钮调慢电机转速，转速稳定后再次读出频率/转速表的数据并观察第一级晶体管集电极上发光二极管的闪烁，与前次相比有何不同？说明了什么？
5）将频率/转速表置“频率”位，读出频率/转速表的数据，根据“转速”、“频率”的单位概念及转盘上的圆孔数目，计算出转速值。
实验八反射式光开关转速测量实验
1）反射式光耦安装在电机右侧下部，发射二极管与接收三极管在同一面上，当发射二极管发出的光射到电机转盘（无圆孔部分）上，其反射光会被接收三极管接收而产生电信号，
因发射/接收均采用红外光，所以人的眼睛是看不到的。
2）按电路符号把反射式光耦接入电机右侧的转换电路中，注意二极管、三极管的极性，NC1是发射二极管的限流电位器可控制发光强度，NC2是接收三极管的I（光电流）/V（电
压）转换电位器、可调节输入信号的大小，转换电路由二级工作在共发射极开关状态的
晶体管组成。
3）将NC1调至最小（发射二极管发光强度最大），NC2调至最大（接收三极管的I/V转换
最大），第二级晶体管输出接入频率/转速表（集电极接“+”），频率/转速表置“转速”
位。
4）按下红色电源开关，调节转速旋钮启动电机，转速稳定后读出频率/转速表的数据（单位是什么？），同时观察第一级晶体管集电极上发光二极管的闪烁，调节转速旋钮调慢
电机转速，转速稳定后再次读出频率/转速表的数据并观察第一级晶体管集电极上发光
二极管的闪烁，与前次相比有何不同？说明了什么？
5）频率/转速表置“频率”位，读出频率/转速表的数据，根据“转速”、“频率”的单位概念及转盘上的圆孔数目，计算出转速值。
实验九光音频调制/解调实验（对射式光耦）
1）按电路符号把对射式光耦中的“发射二极管”接入仪表右下方的音频调制电路，注意二极管极性。
2）按电路符号把对射式光耦中的“接收三极管”接入仪表右下方的音频调制电路，注意三极管极性。用手拨动电机转盘，使转盘上的圆孔对准对射式光耦，把“音量”旋钮逆时针至最小。
3）将话筒插入音频调制电路的输入插座中，慢慢调节“音量”旋钮”同时对话筒讲话或播放音乐（声音一定要轻）直到喇叭有声音。
4）用示波器观察接收三极管发射极信号波形，调节“失真度”旋钮”使音频信号失真最小。
此时喇叭声音最佳。
5）用手拨动电机转盘，使转盘上的圆孔避开对射式光耦，喇叭声音发生了怎样的变化？说明了什么？
实验十光音频调制/解调实验（反射式光耦）
1）根据实验十，将对射式光耦换成反射式光耦，思考一下该如何调整电路。
【数据记录及处理】
实验1:（3）当光路被转盘遮挡时，发光二极管熄灭；当光路因转盘上的圆孔而导通时，发光二极管点亮。电路分析：当检测到物体时，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处于不工作的状态；当检测到物体时，晶体管导通，负载工作。（4）二极管变暗，熄灭，说明：输入信号大小决定了晶体管的导通与否。二极管状态无变化，说明：晶体管导通与否和光源发光强度无关。（5）不会
实验2：（3）无转盘遮挡时，发光二极管处于熄灭状态；转盘遮挡时，发光二极管处于点亮状态。（4）熄灭（5）不会（6）无变化
实验3：（3）
实验4：（2）接收三极管的发射极电压波形：
实验5：（1）当光路被转盘遮挡时，发光二极管处于点亮的状态；当光路因转盘上的圆孔而导通时，发光二极管处于熄灭的状态。（2）出现干扰（3）发光二极管状态有变化。
实验6：（4）无反射时，发光二极管处于点亮的状态；发射光因转盘遮挡产生反射而被接收三极管接收时，发光二极管处于熄灭的状态。（5）出现干扰（6）发光二极管状态有变化。
实验7：（4）转速稳定后，读数为1065转/分，调慢电机转速，读数为410转/分；第一级晶体管集电极上的发光二极管的闪烁变慢。
【思考题】
（1）反射式光电开关与对射式光电开关，分别在转盘处于什么位置时产生信号？
反射式光电开关在转盘处于遮挡位置时产生信号；对射式光电开关在转盘处于圆孔位置时，产生信号。
（2）你认为两者哪个使用方便？
我认为对射式光电开关使用更方便，响应时间短，抗光干扰能力强。
【实验总结】
本次实验，我对反射式光电开关和对射式光电开关的工作原理有了一定的认识，以及两者的使用条件，使用时的影响因素，两者的对比。分别使用反射式光电开关和对射式光电开关测量转速，测出的转速大小均与实际转速大小相差不大。实验操作时，应该注意外界光源的干扰。
PC817A/B/C--- 电光耦合器 光耦特性与应用 1.概述 光耦合器亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。 光耦的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 十几年来，新型光耦合器不断涌现，满足了各种光控制的要求。其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统，电力机械等领域。这里侧重介绍该器件的工作特性，驱动和输出电路及部分实际应用电路。 近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。下面分别介绍光耦合器的工作原理及检测方法。 2. 光耦的性能及类型 用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。 事实上，光耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性与普通双极型晶体管的输出特性相似，因而可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路，并且输入与输出间可实现电隔离。然而，这类放大电路的工作稳定性较差，
题目： PLC实验报告书 专业：机械设计制造及其自动化 老师：袁勇 班级： 072092 学号： 20091001861 姓名：李亚锋 PLC实验报告 一、实验目的： 熟练掌握可编程控制器编程软件的操作方法，熟悉梯程序设计及其编程技巧，完成基本的实验项目。 二、实验内容： 按照下面给出的控制要求编写梯形图程序，下载到可编程控制器中运行。根据运行情况进行调试、修改程序、直到通过为止。 实验项目一： 1.走廊灯两地控制 2.走廊灯三地控制 3.圆盘正反转控制 4.下车直线行驶正反向自动往返控制 5.单按钮单路输出控制 实验项目二： 1. 多谐振荡控制 2. 圆盘计时计数控制
3. 十字交通灯的控制 实验一： 1.走廊灯两地控制 1）控制要求：走廊两地处有两个开关控制一个灯，无论按那个开关灯就亮，再按任何一个开关灯就熄灭。 2）I/O口分配： 3）梯形图程序 图1 走廊两地控制 4）实验结果： 当开关0.00闭合，0.01断开时，灯10.00亮；当开关0.00闭合，0.01闭合，灯10.00灭；当开关0.00断开，0.01闭合，灯10.00亮；当开关0.00断开，0.01断开，灯10.00灭。 2．走廊三地灯控制 1）控制要求：走廊三地处有三个开关控制一个灯，无论按那个开关灯就亮，再按任何一个开关灯就熄灭。 2）I/O分配：
3）梯形图程序： 图2 走廊三地控制 4）实验结果： 三个开关都处于断开状态，随意拨动一个开关电灯就点亮，然后在随意改变一个开关的状态电灯就熄灭，再随意改变一个开关的状态电灯就熄灭。3.圆盘正反转控制 1）控制要求：用三个按钮来控制电机，其中一个控制电机正转，另一个控制电机反转，再一个控制电机停转。 2）I/O分配： 3）梯形图程序： 图3 圆盘正反转控制 4）实验结果： 当拨动正转按钮时，电机正转；当拨动反转按钮时，电机反转；无论电机
光电耦合器及其应用 ［作者：佚名转贴自：未知点击数：933 更新时间：2006-3-31 【字体：A 】 光电耦合器，是近几年发展起来的一种半导体光电器件，由于它具有体积小、 寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽及无触点输入与输出在电气上完全隔离等 特点，被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中，它可以代替继电 器、变压器、斩波器等，而用于隔离电路、开关电路、数模转换、逻辑电路、 过流保护、长线传输、高压控制及电平匹配等。 为使读者了解与应用光电耦合器，今介绍几种光电耦合器件及应用电路，供大 家参考与开拓。 1．器件选择 （1）三极管输出型光电耦合器 三极管输出型光电耦合器电路如图46—1中（a）所示，它是由两部分组成的。其中，1、2端为输入端，通常由发光器件构成； 4、5、6端接一只光敏三极管构成输出端，当接收到发射端发出的红外光后，在三极管集电极中便有电流输出。 图46-1 三极管输出型光电耦合器的特点，是具有很高的输入输出绝缘性能，频率响应可达300kHz，开关时间数微秒。 （2）可控硅输出型光耦合器 可控硅输出型光耦合器的电路如图46?中（b）所示。该器件为六脚双列式封装。当1、2端加入输入信号后，发射管发出的红
外光被接在4、5、6脚的光敏可控硅接收，使其导通。它可应用在低电压电子电路控制高压交流回路的开启。 （3）光耦合的可控硅开关驱动器 图46—2中（a）为光敏双向开关器件；图46?中（b）为过零控制电路及光敏双向开关器件组合体。它们的工作原理是：利用输入端红外光控制输出端的光敏双向开关导通，进而触发外接双向可控硅导通，达到控制负载接入交流220V回路的目的。图中（a）为非过零控制，图中（b）为过零控制。本驱动器有非常好的输入与输出绝缘性，可构成固态继电器的控制电路，其输 出的控制功率由可控允许功率决定。 图46-2 （4）达林顿管输出的光检测器 达林顿管输出的光检测器如图46?中（a）所示。它是由两只管子组成复合管，具有很高的电流放大能力，形成下一级或负载的 驱动电流，有较强的光检测灵敏度。 （5）数字电路光耦合器 数字电路光耦合器电路如图46?中（b）所示。光耦合器输出为施密特触发电路形式，其特点是响应速度快、数字逻辑可靠，应 用于计算机接口、数控电源及电动机控制中。 （6）双向开关触发器输出的光检测器 图46—3中的（c）为双向开关触发器输出的光检测器电路。该图为三端器件，内部是光敏双向开关器件，收到红外光线后，双向开关器件导通，触发外接可控硅导通，使负载接入220V回路中。
光电计数器实验报告 学生姓名李志 学号081244115 专业名称光信息科学与技术 指导教师易煦农 时间日期2011-10-19 摘要 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理 的基础技术，是获取信 息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。 光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计
数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。 【关键词】光电效应光电传感器光电计数器 ABSTRACT The 21st century is the age of information, it is the access to information, treatment information, use of the information age. Sensing and detection technology is important because it is the access to information and the information necessary to deal with the underlying technology, is access to information and means of processing information, unable to get information you won't be able to use information. Photoelectric sensor is a light signal into an electric signal of the sensor. It is the theoretical basis of the photoelectric effect. These effects can be broadly divided into three categories. The first type is outside of the photoelectric effect, namely, in daylight, can make the tungsten surface. Use this effect caused by device with vacuum photocell, photomultiplier tubes, etc. The second category is the photoelectric effect, i.e., in the light, can make the electrical resistivity of the material change. Such devices include various types of photosensitive semiconductor. The third category is photo voltaic effect, in the light, the objects within the EMF EMF, this is called light-induced electromotive force. This class of
光电耦合器的发展及应用 摘要：半导体光电耦合器现已发展成为一类特殊的半导体隔离器件。它体积小、寿命长、无触点、抗干扰、能隔离，并具有单向信号传输和容量连接等功能。文中介绍了光电耦合器的典型结构和特点以及国内外的发展现状，最后给出了半导体电隔离耦合器件的多种应用电路实例。 关键词：发光器件光接收器件输入输出光电耦合器 随着半导体技术和光 电子学的发展，一种 能有效地隔离噪音和 抑制干扰的新型半导 体器件——光电耦合 器于1966年问世了。 光电耦合器的优点是 体积小、寿命长、无 触点、抗干扰能力 强、能隔离噪音、工 作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN 光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。 1 光电耦合器的结构特点 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。图1是三种系列的光电耦合器电路图。 光电耦合的主要特点如下： ●输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之部结构图三极管接收型 4脚封装
图二光电耦合器之部结构图三极管接收型 6脚封装 图三光电耦合器之部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之部结构图可控硅接收型 6脚封装 图五光电耦合器之部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因：
（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，及由CPU发出的对前向通道的控制信号与类比电路的介面处，从而实现在不同系统间信号通路相联的同时，在电气通路上相互隔离，并在此基础上实现将类比电路和数位电路相互隔离，起到抑制交叉串扰的作用。 图六光电耦合器接线原理 对于线性类比电路通道，要求光电耦合器必须具有能够进行线性变换和传输的特性，或选择对管，采用互补电路以提高线性度，或用V／F变换后再用数位光耦进行隔离。 功率驱动电路中的光电隔离 在微机控制系统中，大量应用的是开关量的控制，这些开关量一般经过微机的I／O输出，而I／O的驱动能力有限，一般不足以驱动一些点磁执行器件，需加接驱动介面电路，为避免微机受到干扰，须采取隔离措施。如可控硅所在的主电路一般是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易与微机直接相连，可应用光耦合器将微机控制信号与可控硅触发电路进行隔离。电路实例如图7所示。
自动控制原理实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号：
西安交通大学实验报告 课程自动控制原理实验日期2014 年12月22 日专业班号交报告日期 2014 年 12月27日姓名学号 实验五直流电机转速控制系统设计 一、实验设备 1.硬件平台——NI ELVIS 2.软件工具——LabVIEW 二、实验任务 1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变 其运行速度； 2.通过光电开关测量马达转速； 3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自 动控制系统。 三、实验步骤 任务一：通过可变电源控制马达旋转 任务二：通过光电开关测量马达转速 任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID 的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。 PID参数：比例增益：0.0023 积分时间：0.010 微分时间：0.006 采样率和待读取采样：采样率：500kS/s 待读取采样：500 启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转速的虚拟下限设为200r/min。 改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。
光电耦合器工作原理 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型4脚封装
图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型6脚封装 图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，及由CPU发出的对前向通道的控制信号
槽型光电开关的应用和检测 现在，各种光电开关在自动监测、自动控制、自动计数等生产领域得到了广泛的应用。在实际生产维修当中，笔者根据光电开关的工作原理，利用两只万用表，对槽型光电开关的好坏进行快速判别。现以电动绕线机上计数用的槽型光电开关为例(也有称为"凹型光电开关的)，将测试方法介绍给大家。槽型光电开关实物图见图1，内部原理图见图2。 先把万用表拨在R×100挡，两表笔分别测C、E的正、反向电阻应为无穷大，否则已损坏或性能变差。再把黑表笔搭在C脚，红表笔搭在E脚，然后把另一只万用表拨在R×1挡，其黑表笔搭在A脚，红表笔搭在K脚，利用万用表内部电池电压使光电发射管工作，此时C、E脚的电阻值马上降为较小值。拿掉A、K脚表笔，C、E脚电阻值马上恢复为无穷大。 如把黑表笔搭在K脚，红表笔搭在A脚，则C、E无穷大电阻值不变，即可判断光电开关基本正常。把搭A、K脚的万用表拨到R×lO或R×100挡时，C、E脚的导通电阻值将逐步增大，这主要是随着万用表电阻挡位的增大，其电阻挡"输出"的工作电流也随着下降，使流过光电发射管的电流变小，发射红外线能力变弱，光电接收管的导通电阻也随着增大，可进一步证明光电开关正常。需要说明：如一只采用指针式万用表，另一只采用数字式万用表，测试时应把数字式万用表接C、E脚，指针式万用表接A、K脚。这是由于数字式万用表的二极管挡或电阻挡只能提供微小的电流，不足以使光电开关中的发射管正常工作。
在实际应用当中，光电开关的大小和形状因使用场合、用途的不同而干差万别。槽式光电开关通常是标准的凹字形结构，其光电发射管和接收管分别位于凹形槽的两边，并形成一光轴。当被检测物体经过凹形槽并阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。槽式光电开关安全可靠，适合检测高速变化的生产监测场所。光电开关内部结构主要有NPN型和PNP型两种。一般光电开关的工作电流约5～20n1A，工作电压应低于30V，输出驱动电流则根据型号的不同而有很大的差别，大的几百毫安，小的只有几毫安。 下面以NPN槽型光电开关为例，对其工作原理作一简单的描述：当光电开关通上工作电源，光电发射管发出红外线，接收管处于导通状态。使5点电压小于2.5V以下,并此时6点状态电压为2.5V左右,5 点电压比6点电压低.并送进LM393进行比较大小,输出一个电平.当遮挡片或物体经过"凹槽"时，接收管的红外线信号被中断，其C、E极恢复阻断状态。此是5点状态为5V ,而6点状态电压仍为2.5V左右.低是5点,LM393比较后输出一个反向电平.当遮挡片或物体过去后，接收管重新接收到红外线信号，其C、E极重新处于导通状态。在不同的应用电路中，可根据需要把其工作输出状态设计成高电平或低电平"脉冲"输出， 需要说明的是，有些购买来的成品槽型光电开关的引出脚已焊接了四芯线和插头的(见实物图1)，四根线的颜色分别是棕、黑、红、橙。这四根线并不像平常的红色线接电源，黑色线接地。经实际测试，分别是棕色A，黑色C，红色K，橙色E。
光电耦合器工作原理详细解说光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装
图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装 图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，
光敏二极管特性测试实验 一、实验目的 1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法； 2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管光电流测试实验 3、光电二极管伏安特性测试实验 4、光电二极管光电特性测试实验 5、光电二极管时间特性测试实验 6、光电二极管光谱特性测试实验 7、光电三极管光电流测试实验 8、光电三极管伏安特性测试实验 9、光电三极管光电特性测试实验 10、光电三极管时间特性测试实验 11、光电三极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二三极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述
随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。 光敏三极管与光敏二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。 2、光电二三极管的工作原理 光生伏特效应：光生伏特效应是一种内光电效应。光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN结、不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照射这种半导体时，由于半导体对光的吸收而产生了光生电子和空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和聚集而产生电位差。这种现象是最重要的一类光生伏特效应。均匀半导体体内没有内建电场，当光照射时，因眼光生载流子浓度梯度不同而引起载流子的扩散运动，且电子和空穴的迁移率不相等，使两种载流
常用参数 正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。 正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。 反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。 反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。 反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。 输出饱和压降VCE(sat)：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持 IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。 反向截止电流ICEO：发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。 电流传输比CTR：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。 脉冲上升时间tr、下降时间tf：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP 的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%，所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%，所需时间为脉冲下降时间tf。 传输延迟时间tPHL、tPLH：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。 入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。 入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。 入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。 最大额定值 参数名称 符号 最大额定值 单位 V 反向电压 5 V R I 正向电流 50 mA
光电开关综述经典实 用
光电开关应用综述 摘要：光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它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。 关键词：光电技术、传感器、光电开关。 I、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
声光控开关实验报告 实验目的：通过对声光开关的制作，掌握焊接技术，以及声光开关的基本 原理。 实验器材：印刷电路板，电容若干，电阻若干，单向可控硅一个，三极管一个，光敏电阻一个，话筒一个，二极管若干，CD4011芯片一块。 实验内容： 工作原理： 选用CD4011集成块为延时电路，选用1A 单向进口可控硅以及性能稳定的光敏电阻 和驻极体组成的声光控动作电路，此电路节省能源，制作方便。 声光控开关必须同时具备两个条件，声光才起作用。从声光控开关的结构上分析，开关面板表面装有光敏二级管，内部装有柱极体话筒。而光敏二极管的敏感效应，光信息091班 朱建成武 09620136
只有在黑暗时才起到作用（可用液晶万用表测得数值）。也就是说当环境变暗到一定程度，光敏二级管感应后会在电子线路板上产生一个脉冲电流，使光敏二级管一路电路处在关闭状态，只要声音刺激，柱极体活简就会同样产生脉冲电流，这时声光控制开关电路就连通起作用。因为必须要二个条件同时存在，声光控开关才起作用。实验成果展示： 外观展示电路背面电路正面 通过对开关延时性能的测试，在黑暗中受到声波刺激后，与之相连的台灯发光，此开关延时53秒后熄灭，达到了延时效果。 实验总结：在实验中，我们制作了这种通过声音与光照控制电路的开关，它可以用于楼梯，车库，过道等公共场所。在白天强光，多杂音的情况下，开关保持断开，不导通；在黑暗，安静的环境中，通过一个声音刺激就能使开关导通，从而接通电路，过段时间后自动熄灭。 电路中的器件廉价，可靠，稳定，使得它可以广泛的运用与生活之中，达到节能的效果，做到用科技改变生活。 通过本实验，我在实践中运用了所学到的知识，深入了解电路的设计，并牢固掌握。同时，我们在焊接过程中，也掌握了一门技术，在理论学习中加强了实践动手能力，全面发展了自我。在此过程中的种种问题，以及在实验中解决问题的方法，都将是以后的生活工作中的一笔宝贵的财富。
光电耦合器原理及应用 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。如下图1（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。 工作原理 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 基本工作特性（以光敏三极管为例） 1、共模抑制比很高 在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 2、输出特性 光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。 3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 光电耦合器的测试 1、用万用表判断好坏，如图3，断开输入端电源，用R×1k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。注：不能用R×10k档，否则导致发射管击穿。
光电开关实用电路（2） 漫反射式NPN型 NO输出 本文介绍的NPN型常开输出光电开关电路，是利用CMOS集成电路为核心制作的最基本的漫反射电路。以这种电路生产的光电开关在工业自动化生产线及各种行业中得以广泛使用，且性能稳定、工作可靠。电路以是CD4013B双D触发器为核心，外加一些元器件组成的。CD4013B 是集成触发器芯片，内部有两个独立的D触发器。每个触发器都有一个置位端（SET),复位端（RESET),时钟端（CLOCK),数据输入端（DATA),两个输出端Q和Q/端。图1为CD4013B的封装形式，图2为引脚排列。 图1 CD4013B二种封装形式 图2 CD4013B引脚排列 CD4013B使用电压范围：3-18V。
CD4013B双D触发器引脚功能：1、1Q；2、1Q反；3、1CP；4、1R；5、1D；6、1S；7、Vss；8、2S；9、2D；10、2R； 11、2CP；12、2Q反；13、2Q；14、V DD。 Q-原码输出端，Q反-反码输出端，CP-时钟输入端，R-直接复位端，D-数据输入端，S-直接置位端，V DD-电源正，V SS-接地端。 CD4013B双D触发器的引脚功能如表1所示，CD4013B双D触发器的真值表如表2所示。 表1 CD4013B引脚功能表 表2 CD4013B真值表
CD4013B的逻辑图见图3。 图3 CD4013B逻辑图 从真值表可见，当R为1、S为0时，无论D和CL（时钟）为什么状态，输出Q一定为0，因此R可称为复位端。当S为1、R为0时，输出Q一定为1，s称为置位端。当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，具体是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。 CD4013B可用作单稳态电路，双稳态电路及无稳态电路。所以利用这个集成电路的功能和特性，可用来设计实用的光电开关电路。
光电耦合器，又称光耦，万联芯城销售原装现货光耦元件，品牌囊括TOSHIBA,LITEON,EVERLIGHT,VISHAY等。型号种类繁多，万联芯城为终端生产企业提供电子元器件一站式配套服务，节省了客户的采购成本。点击进入万联芯城 点击进入万联芯城
光耦使用技巧 光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。 光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在 电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题： ①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题； ②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题； ③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。 1 光电耦合器非线性的克服 光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发 光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管， 因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。由图 可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精
度较差。 图1 光电耦合器结构及输入、输出特性 解决方法之一，利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。如果T 1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输 特性是完全一致的，即K1(I1)=K2(I1)，则放大器的电压增益G=Uo/ U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见，利用T1 和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。 图2 光电耦合线性电路 另一种模拟量传输的解决方法，就是采用VFC(电压频率转换)方式，如图3所示。现场变送器输出模拟量信号(假设电压信号)，电压频率转换器将变送器送来的电压信号转换成脉冲序列，通过光耦隔离后送
https://www.doczj.com/doc/d5234485.html, 光电耦合器组成的脉冲电路https://www.doczj.com/doc/d5234485.html, 这里介绍的光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光脉敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。所以应用日益广泛。 一、用光电耦合器组成的多谐振荡电路 用光电耦合器组成的多谐振荡电路见图1。 当图1（a）刚接通电源Ec时，由于UF随C充电而增加，直到UF≈1伏时，发光二极管达到饱和，接着三极管也饱和，输出Uo≈Ec。 三极管饱和后，C放电（由C→F→E1→Er和由C→RF→+Ec→Re两条路径放电），uo减小，二极管在C放电到一定程度后就截止，而三极管把储存电荷全部移走后，接着也截止，uo为零。三极管截止后，电源Ec又对C充电，重复上述过程，得出图示的尖峰输出波形，其周期，为（当RF》Re时）： T=C（RF+Re）In2 图1（b）是原理相同的另一种形式电路。 图1、用光电耦合的多谐振荡器 二、用光电耦合器组成的双稳态电路 用光电耦合器组砀双稳态电路如图2所示。 电路接通电源后的稳态是BG截止，输出高电位。在触发正脉冲作用下，ib 增加使BG进入放大状态，形成ib↑→if↑→ib↑↑,结果BG截止，这种电路比普通的触发顺具有更高的抗干扰能力。若设BG的极限电流Ic=6毫安，则R2=取为： R2≥(13-1)/(6×10)=24欧 限流电阻R1可按下式计算 R1≥(E-IbmRce2min)/Ibm 式中：Ibm是晶体管的最大基极电流，Rce2min是光敏三极管集射间的最小电阻值。