光电传感器电路

简述基恩士光电传感器的工作原理，光电传感器的特点及结构简述基恩士光电传感器的工作原理，光电传感器的特点及结构基恩士光电传感器是一种利用光学原理来实现物体检测和测距的传感器，其基本原理即利用光的传播和反射来确定物体的位置和状态，适用于很多应用场合，如自动掌控、机器人、制造业、安全检测等。

本文将给大家介绍光电传感器的原理、结构、特点等，希望能对大家有所帮助！一、基恩士光电传感器的工作原理基恩士光电传感器的工作原理基于光电效应和光电二极管的原理。

光电效应是指当光线照射到某些料子表面时，会导致电子从料子表面跃迁到真空或半导体内部，使料子表面产生电荷，从而产生电流或电势差。

而光电二极管是一种利用光电效应产生光电流的半导体器件，其工作原理就是当光线照射到光电二极管时，光子的能量被半导体汲取，使半导体中的电子通过能带跃迁产生光电子，进而形成电流。

在基恩士光电传感器中，一般采纳光电二极管来检测光信号。

光电二极管由一个PN结构构成，其中P型区和N型区之间的界面称为PN结。

当光电二极管存在光照时，光子激发了P型和N型区域的电子，从而产生光生载流子。

然后，由于PN结的特别结构，电子会向N型区域移动，而空穴会向P型区域移动。

移动的电子和空穴在PN结分界处被收集，并向外界形成光电流。

因此，光电传感器的基本工作原理就是将光照射到光电二极管上，通过测量光电二极管产生的光电流来检测光信号的强度。

二、基恩士光电传感器的结构基恩士光电传感器通常由三部分构成，即发送器、接收器和检测电路。

1. 发送器基恩士光电传感器是光电传感器中的一个紧要构成部分，其作用是发出一束光束，用于照射目标物体并产生反射光线。

发送器通常包含一个光源和一个聚光透镜组件。

光源通常是一个电子器件，如发光二极管（LED），激光二极管（LD）和红外线二极管（IR LED）等。

发光二极管是用来发送特别亮的可见光，激光二极管用来发送特别聚焦和照射距离比较远的激光光束，而红外线二极管重要用来发送红外线。

光电开关传感器的电路原理光电开关传感器是一种利用光电效应工作原理的传感器，主要用于检测目标物体的有无、位置、颜色等信息。

它可以将光信号转化为电信号，并通过电路进行处理，从而实现对目标物体的检测。

光电开关传感器的电路主要包括光电头、发光二极管（LED）、光敏电阻和比较电路。

光电头是光电开关传感器中最关键的部件，它包括发射器和接收器，用于发出和接收光信号。

发射器一般采用发光二极管，而接收器一般采用光敏电阻。

发射器的工作原理是当输入电流加到发光二极管上时，发光二极管会发出一定的光强。

光敏电阻的工作原理是通过光电效应，在光照的作用下，光敏电阻的电阻值会发生改变。

在工作过程中，发射器发出的光被目标物体反射或衍射，然后接收器接收到反射或衍射的光。

如果目标物体存在，接收器接收到的光信号会受到影响，从而导致光敏电阻的电阻值发生改变。

接收器会将光信号转化为电信号，并传送到比较电路中进行处理。

比较电路是光电开关传感器中的一个重要组成部分，它主要用于对电信号进行处理和判断。

比较电路一般由比较器、电压比较器和触发器等元器件构成。

比较器可以将输入信号与参考电压进行比较，并输出高低电平信号。

电压比较器则是将电信号与基准电压进行比较，从而得到是否存在目标物体的判断结果。

触发器可以根据输入信号的变化，输出相应的控制信号。

当目标物体不存在时，接收器接收到的光信号较弱，光敏电阻的电阻值较高，比较电路输出低电平信号，表示目标物体不存在。

当目标物体存在时，接收器接收到的光信号较强，光敏电阻的电阻值较低，比较电路输出高电平信号，表示目标物体存在。

光电开关传感器的电路原理可以简单总结为以下几个步骤：发光二极管发射光信号，目标物体反射或衍射光信号，接收器接收光信号，光敏电阻电阻值发生改变，比较电路处理电信号，输出检测结果。

总之，光电开关传感器的电路原理是利用光电效应将光信号转化为电信号，并通过比较电路进行处理，从而实现对目标物体的检测。

通过不断改变发射的光强和接收到的光信号来判断目标物体的有无，实现自动控制和检测的功能。

实验八、光电传感器测速电路实验
1、实验目的
了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

2、实验器件及模块
2号实验模块中的光电部分、电源+12V、2-10V直流源、频率计、示波器。

3、实验步骤
（1）光电传感器已经安装在2号实验模块中的光电部分见图12-1，把实验台的+12V、接地端与2号实验模块板上的+12V、地相连。

频率计置于外接频率位置。

（2）频率计输入端子fi接在光电传感器转速OUT1输出端。

（3）调速电源接在2V-15V可变电源端。

电压从2V调至10V马达转速由低到高。

（注：超过10V，马达会烧毁）
图12-1 光电传感器测速电路实验
（4）用示波器观察TP2波形。

（5）记录下马达电压与频率计的读数。

表12-1 马达电压与频率计的读数值
延伸：
也可利用2号实验模块中的其他部分进行磁电、霍尔、压电等转速测量实验。

1引言报警器的应用非常广泛。

在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。

随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。

这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。

而且安全性能也不是很好。

光电报警就很好的改善了这点。

如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。

电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

2 原理及概述传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器的原理有各种各样，光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。

由于光电测量方法灵活多样，可测参数多众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。

3 内容及要求内容：本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。

发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。

设计电路应包括两部分：硬件电路和软件模拟。

其中，硬件电路又包括调制电路，发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。

如下：调制电路发光管光电管放大电路报警电路要求：根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。

利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。

要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报警电路。

光电传感器典型电路工作原理1. 概述光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于各种测量和控制系统中。

其基本原理是利用光敏元件对入射光的响应产生电流或电压信号，通过对这些信号的处理和分析，可以实现对光强、颜色等参数的测量和判断。

2. 典型组成一个典型的光电传感器通常由以下几个基本组成部分构成： - 光源：产生入射到被测物体上的光线； - 光敏元件：接收并响应入射到其表面的光线，并产生相应的电流或电压信号； - 信号处理电路：对从光敏元件获得的信号进行放大、滤波、转换等处理； - 输出接口：将处理后的信号输出给外部设备进行进一步分析或控制。

下面将详细介绍每个组成部分及其工作原理。

2.1 光源光源是指产生入射到被测物体上的可见光或红外线的装置。

常见的光源包括白炽灯、激光二极管（LED）、半导体激光器等。

根据不同的应用需求，可以选择适当的光源。

2.2 光敏元件光敏元件是将入射到其表面的光线转化为电流或电压信号的器件。

常见的光敏元件有： - 光电二极管（Photodiode）：利用内建电场在光照下产生电流； - 光电晶体管（Phototransistor）：通过光照改变晶体管的工作状态，从而改变其输出；- 光敏电阻（Photoresistor）：根据光照强度改变其阻值，从而改变电路中的电流或电压。

这些光敏元件在工作时都需要与其他器件组成特定的电路来实现对光信号的测量和判断。

2.3 信号处理电路信号处理电路用于对从光敏元件获得的微弱信号进行放大、滤波、转换等处理，以提高传感器的灵敏度和稳定性，并适应不同场景下的测量要求。

2.3.1 放大器放大器是信号处理电路中最常见、也最重要的部分之一。

它主要负责将光敏元件输出的微弱电流或电压信号放大到适合后续处理的范围内。

常见的放大器电路包括运算放大器（Op-Amp）和差分放大器等。

2.3.2 滤波器滤波器用于去除输入信号中的噪声或干扰，以提高传感器系统的抗干扰能力和稳定性。

光电传感器电路设计1、设计要求利用光电传感器（光电对管）将机械旋转转化为电脉冲，光电对管实物如图1所示。

图1 光电对管实物图2、电路设计电路原理图如图2所示。

图2 光电传感器电路原理图电路由四部分组成。

光电对管U1、电阻R1、电阻R2构成发射接收电路；比较器U2A、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6构成反相输入的滞回比较器；比较器U2B、电阻R7、电阻R8构成反相器；发光二极管D1、电阻R9构成输出电路。

3、电路测试测试电路如图3所示。

由变频器带动电机工作，将光电对管对准旋转的电机（电机上贴有反光带），处理电路由12V直流电源供电。

图3 测试电路测试波形如图4所示（测试距离为4cm）。

(a)发射接收电路的输出信号(b)滞回比较器比较电压波形(c)滞回比较器输出波形(d)反相器输出波形图4 测试波形4、PCB板绘制（板子大小限定为62mm*18mm）PCB图如图5所示。

其中电阻采用0805封装，LM358采用DIP8封装。

图5 光电传感器电路PCB图5、完成实物图实物图如图6所示。

(a)未焊接的PCB板(b)焊接好的PCB板(c)板子的外加塑料壳图6 实物图6、小结在本次电路设计中，主要的难点有两个。

一是参数的整定，主要是滞回比较器上下门限的选择。

滞回比较器上下门限的选择跟发射接收电路的输出波形有关，而光电对管与旋转面的距离、旋转面的反光度、反光带所在位置、可能遇到的干扰等都会影响输出波形。

二是PCB板的绘制。

本次绘制采用的是Altium Designer Summer 09软件（Protel99SE的升级版）。

首先画好原理图，然后再导入到PCB中，没有的元件和封装要事先画好，画元件要注意引脚，画封装要注意尺寸，必要时需要查看数据资料或者自己用尺子量。

导入到PCB后，下面就要进行元件的布局，布局应合理紧凑。

布局之后，设置自动布线规则，线间距根据实际情况合理设置。

自动布线后，可以自己再进行局部修改，然后布线规则检查，看看有没有不符合要求的地方，直到修改无误。

光电式传感器的应用（ST188）1.ST188介绍。

如图所示为ST188的实物图。

A-K为红外发射管。

C_E为红外接收管。

内部电路图为：2.电器特性：实际实用时不要超过此值：流过发光二极管的电流（A_K电流）反向加在A_K间的电压最大集射电压最大射集电压实用的环境温度3.光电特性。

4.使用方法。

根据光电特性，选取发射管的静态电流为20mA。

典型的压降为1.25v,如果供电电压为5V，那么，此时在发射管上需要串联电阻，电阻大小为R=（5-1.25）/0.02;即：R=187.5欧姆。

取标称电阻，R=200,那么此时的电流小于20mA，但是不影响结果。

C_E端的电阻比较灵活，毕竟他是用来输出高低电平的，在此我们接一个2K的电阻，其实上面电路图中的活动变阻器没有必要，只是为了测试方便，调整阈值电压用的。

5.原理说明：当没有物体反射红外线时，ce之间截止，无电流流过，输出电压为电源电压，高电平。

当有物体反射红外线时，be饱和导通ce也就导通了，输出端就相当于接地。

输出电压为低电平。

6.辅助电路：由于此电路在检测过程中会出现较大的死区电压，故我们可以适当的加上电压比较器做辅助电路，于此同时，也可以通过调节比较电压的大小改变ST188的测量灵敏度。

电压比较器应该会搭吧，不会那就是模电没学好。

7.制作实物：智能循迹小车。

（在物电院510展览窗里面。

可去实验室看）智能天平小车。

（在物电院510展览窗里面。

可取实验室看）ST188循迹模块。

湖北大学08电一黄威2008221105200027。

光电传感器典型电路工作原理光电传感器是一种利用光电效应将光信号转变为电信号的检测器件，广泛应用于自动控制、仪器仪表、光通信等领域。

其典型电路主要由光敏元件、放大器电路、滤波器电路等组成，其基本工作原理如下：1. 光敏元件光敏元件是光电传感器的核心部件，其主要功能是将光信号转化为电信号。

常用的光敏元件有光电二极管（Photodiode）、光敏晶体管（Phototransistor）、光敏电阻器（photoresistor）等。

在光敏元件中，光电二极管是最常用的一种。

它的基本结构与普通二极管相似，但是在其p-n 结上会有特殊的抗反射涂层或者透镜，它们主要是用来集中光线并提高光电转换效率。

当光照射在光电二极管上时，形成的光子会击穿p-n 结形成电子-空穴对，从而激发出一个电荷载流子，产生电流信号输出。

2. 放大器电路为了提高光电传感器的信噪比和增益，需要添加放大器电路对输出信号进行放大。

常用的放大器电路有共射放大器、共基放大器、共集放大器等。

共射放大器被广泛应用在光电传感器中。

在共射放大器中，光敏元件被作为输入信号引入，它的输出被反馈到晶体管基极上，通过放大器电路进行放大，输出到输出端口。

3. 滤波器电路滤波器电路主要用于去除输出信号中的噪声和干扰。

常用的滤波器电路有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。

在光电传感器中，一般采用低通滤波器对输出信号进行滤波。

低通滤波器可以去除高频噪声，保留输出信号中的低频分量，从而提高信噪比和稳定性。

光电传感器典型电路主要由光敏元件、放大器电路、滤波器电路等组成。

当光敏元件受到光照射时，便会产生电荷载流子，经过放大器电路进行放大后输出到输出端口。

滤波器电路则可以去除噪声和干扰，提高输出信号的质量和稳定性。

除了基本的光电传感器电路，还存在一些特殊的光电传感器电路，用于不同的应用场景。

1. 线性变化电路线性变化电路可以将输入光强的线性变化转化为输出电压的线性变化。

光电鼠标原理电路图光电鼠标是一种基于光电传感器原理工作的鼠标设备。

它使用红外光或者激光来感知鼠标在平面上的运动。

以下是光电鼠标的工作原理和电路图。

工作原理：1. 光电传感器：光电鼠标使用光电传感器来感知鼠标在平面上的运动。

光电传感器包含一个发光二极管（LED）和一个光电二极管。

LED发出红外光或激光束，射向平面表面。

当光束射到平面上的纹理或边缘时，会因反射或散射而发生改变。

2. 光电二极管：光电二极管在光束射到平面上的特定位置时，可以感知到光的变化。

光电二极管会将感知到的光信号转化为电信号。

3. 运动检测：光电鼠标会通过感知光电传感器的输出信号来检测鼠标在平面上的运动。

当鼠标移动时，感知到的光信号会发生变化，进而能够计算出鼠标的运动方向和速度。

4. 数据传输：光电鼠标将检测到的运动信息通过连接线传输到计算机。

计算机根据传输的信息来控制光标在屏幕上的移动。

电路图：（以下是一种基本的光电鼠标电路图示意图，实际电路可能会有所不同）+5V│┌─┼───┐LED1───┤ ├──────┬─→ GND│ │┌─┼───┐Key1───┤ ├──────┤│ │C1────────┘ └──────┤OPAMP1│ │R1│┼─────── OUT注：图中的元件：- LED1: 发光二极管- Key1: 光电二极管- C1: 用于滤波的电容- OPAMP1: 运算放大器- R1: 电阻- OUT: 输出信号总结：光电鼠标利用光电传感器来感知鼠标在平面上的运动，在电路图中使用了发光二极管、光电二极管以及其他相关元件。

这些元件配合在一起，实现了鼠标运动的检测和数据传输。