光电开关原理
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光电开关原理及应用一、前言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。
? ?二、光电开关介绍1、工作原理光电开关(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。
工作原理如图1所示。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释(1)、分类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靠的检测装置。
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,使用安全可靠。
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。
光电开关原理及应用一、前言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。
? ?二、光电开关介绍1、工作原理光电开关(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。
工作原理如图1所示。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释(1)、分类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靠的检测装置。
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,使用安全可靠。
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。
光电开关的工作原理
光电开关是一种使用光电效应来检测和测量物体位置、距离、速度等参数的传感器。
它包含一个光源和一个光敏接收器,通过光源发出光束,并通过光敏接收器接收光束的强度变化来判断物体的存在或者运动状态。
光电开关的工作原理如下:
1. 发射光束:光电开关中的光源通常为红外光源,它能够产生一个红外光束。
这个光束会沿着一条直线或者一个区域发射出去。
2. 接收光束:光电开关中的光敏接收器通常为光电二极管或光电三极管。
它会接收到光源发出的光束,并将光束转化为电信号。
3. 检测物体:当没有物体遮挡光束时,光束会被光敏接收器接收到,并转化为一个特定的电信号,表示物体不存在。
4. 遮挡检测:当有物体遮挡光束时,光束中的一部分或全部会被物体阻挡住,光敏接收器接收到的光强度会减小。
这时,光敏接收器会将光束的强度变化转化为一个电信号,表示物体存在。
5. 信号处理:光电开关通常会对光敏接收器接收到的电信号进行放大、滤波等处理,以保证信号的准确性和稳定性。
光电开关的工作原理可以应用于很多领域,例如自动门控制、流水线物体检测、机器人导航等等。
它具有响应速度快、精度高、可靠性好等优点,在物体检测和测量方面有着广泛的应用。
npn光电开关工作原理
npn光电开关是一种通过光敏元件、发光二极管和晶体管等装置实现光电转换的开关。
npn是指晶体管的结构,其中N型材料夹在P型材料中间。
npn光电开关的工作原理如下:
1. 通过电路控制发光二极管发出一定量的光,该光传播到检测侧
并照射到光敏元件上。
2. 光敏元件吸收光能,释放出电子,产生电流。
当电流大小达
到一定阈值时,就会让晶体管的基极得到足够的控制电流,将晶体管
打开。
3. 当晶体管打开时,电源正极就被连接到输出端口,电源负极被
连接到原来就在的端口。
这就使得电路中有电流流动,输出信号被触发。
4. 当光源消失或受到屏蔽后,光敏元件就无法接收到光,并因而
不再产生电流,晶体管失去控制电流,即关闭。
输出端口的电势也会
变为接地状态。
总之,npn光电开关通过光敏元件的光电转换和晶体管的放大控制,实现了光信号转成电信号,从而触发开关,达到输出信号或控制电路
的目的。
光电开关测速原理
光电开关又称光电隔离器、光控开关、光脉冲开关等,是一种利用光信号作为控制信号的自动开关。
当被控对象与光栅作动时,它能将电信号转换为光信号。
当输入端接有电压时,它又能将电信号转换成电脉冲。
光电开关主要用于测量高速运动物体的速度,由于它的动作速度很快,所以又称“瞬时型”光电开关。
光电开关测速原理:在测速机的输入端接入一个光敏电阻,当有物体经过光敏电阻时,光敏电阻的阻值发生变化,从而引起光敏电阻两端的电压发生变化,从而使光电开关输出一个与该物体速度成正比的脉冲信号。
将一个光电开关安装在汽车发动机缸体上,当有物体经过时,光电开关内部的两个光敏电阻就会发生变化,从而引起两个光敏电阻两端的电压发生变化。
当检测到有物体经过时,两个光敏电阻就会有一个电压发生变化,另一个没有变化。
—— 1 —1 —。
常开光电开关工作原理
光电开关工作原理是利用光电元件的特性来实现光电转换和检测。
其基本原理可以分为以下几个步骤:
1. 光电转换:当光线照射到光电开关的光电元件上时,光线中的光子会激发光电元件中的电荷。
光电元件一般是由光敏元件和电荷传输元件组成,常用的光敏元件有光电二极管(Photodiode)和光敏三极管(Phototransistor)。
光电元件根
据所使用的材料和结构不同,可以选择适合的光波段进行光电转换。
2. 信号放大:经过光电转换后,光电元件会输出微弱的电流信号。
为了提高信号的幅度和质量,需要使用放大电路来放大信号,使其能够被后续电路和设备识别和处理。
3. 检测判断:放大后的信号会经过电路的处理和判断,一般使用比较器或者微处理器来进行信号的比较和判断。
当光电开关检测到特定的光强度或者光波长时,会输出相应的触发信号。
4. 输出控制:根据检测到的信号,通过输出控制电路实现对外部电路或器件的控制。
可能的应用包括,切换电路的开关控制、触发报警设备等。
总的来说,光电开关通过光电元件将光信号转换成电信号,并经过放大和判断后,实现对外部电路的控制。
使用场景广泛,包括自动化控制、光电传感器、安防监控等领域。
光电开关工作原理-原理图光电开关工作原理: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。
在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。
光电开关工作原理图所示是反射式光电开关的工作原理框图。
图中,由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,由发光管G L辐射出光脉冲。
当被测物体进入受光器作用范围时,被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。
并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号,再经放大器放大和同步选通整形,然后用数字积分或RC积分方式排除干扰,最后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。
光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。
同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,以随时监视光电开关的工作。
光电开关(图)光电传感器的工作方式4 光电开关的特点MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物,是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。
与以往的光电开关相比具有自己显著的特点:●具有自诊断稳定工作区指示功能,可及时告知工作状态是否可靠;●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能,安装方便;●对ES外同步(外诊断)控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。
并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令,外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化;●响应速度快,高速光电开关的响应速度可达到0.1ms,每分钟可进行30万次检测操作,能检出高速移动的微小物体;●采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺,具有很高的可靠性;●体积小(最小仅20×31×12mm)、重量轻,安装调试简单,并具有短路保护功能。
光电开关原理及应用一、前言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。
? ?二、光电开关介绍1、工作原理光电开关(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。
工作原理如图1所示。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释(1)、分类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靠的检测装置。
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,使用安全可靠。
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。
光电开关的原理光电开关是一种利用光电效应来探测、控制物体位置、存在与否的一种传感器装置。
它主要由光源、光电探测器和信号处理电路组成。
光电开关的原理是利用光源发出的光束照射到被测物体上,被测物体会对光束产生遮挡或反射,光电探测器接收到被测物体对光束的影响,通过信号处理电路将这些影响转化成电信号,从而实现对被测物体的探测和控制。
光电开关主要分为对射型和反射型两种。
对射型光电开关是将光源和光电探测器分别安装在被测物体的两侧,被测物体遮挡光束时,光电探测器接收不到光束,从而产生信号;反射型光电开关则是将光源和光电探测器安装在一侧,被测物体遮挡或反射光束时,光电探测器接收到不同的光信号,也可以实现对被测物体的探测和控制。
光电开关的原理是基于光电效应的。
光电效应是指当光束照射到物体表面时,光子的能量被物体的电子吸收,使得电子跃迁到高能级,从而产生电子-空穴对。
光电探测器中的光敏元件会对这些电子-空穴对产生响应,将其转化为电信号。
因此,光电开关能够通过光源和光电探测器之间的光束来探测物体的位置、存在与否,并将这些信息转化为电信号输出。
光电开关的原理非常简单,但在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用于工业自动化生产线上的物体检测、计数、定位等功能,也可以用于家用电器的感应开关、安防系统的监控等领域。
由于光电开关具有高精度、快速响应、不受物体材质、颜色等影响的特点,因此在自动化控制领域有着重要的地位。
总的来说,光电开关的原理是利用光源发出的光束和光电探测器接收到的光信号来实现对被测物体的探测和控制。
通过光电效应的原理,光电开关能够实现高精度、快速响应的功能,广泛应用于工业自动化、家用电器、安防系统等领域,为生产和生活带来了很大的便利。
光电开关原理及应用一、前言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。
二、光电开关介绍1、工作原理光电开关(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。
工作原理如图1所示。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释(1)、分类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靠的检测装置。
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,使用安全可靠。
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。
光电开关原理及应用光电开关是一种依据光电效应,将光能转化为电信号的装置。
通过感应光的存在与否,来实现电器的开启或关闭。
它广泛应用于自动化控制领域,如工业生产、交通信号灯、安防监控等。
光电开关的原理主要包括两个方面:光电效应和电路控制。
首先是光电效应。
光电效应是指在特定条件下,当光线照射到材料表面时,会产生电子的弛豫和电子的排斥现象。
根据这一原理,将光电开关的工作电源和感光元件连结在一起,当有光照射到感光元件时,会产生电流或电压信号。
其次是电路控制。
光电开关通常由发光二极管(LED)、光敏三极管、信号电路和输出装置等组成。
当光线射到光敏三极管上产生电流,信号电路进行增强和处理,然后控制输出装置的开闭状态,实现光电开关的功能。
光电开关具有多种应用。
首先是工业自动化生产。
在生产线上,往往需要通过光电开关来检测物体的存在与否,实现自动化控制。
如光电开关可以用来监测流水线上的产品是否顺利通过,以便控制后续工作的开展。
另外,光电开关还可以用于检测机器人的姿态和位置,实现机器人的控制和定位。
其次是交通信号灯。
光电开关常用于交通信号灯的控制。
通过安装在道路上的光电开关,可以检测道路上车辆和行人的存在与否,从而根据周围环境的不同,智能地实现交通信号灯的切换。
这样可以更加有效地处理交通拥堵和减少交通事故。
再次是安防监控。
光电开关在安防监控中的应用非常广泛。
通过安装在门窗、墙壁等地方的光电开关,可以及时感知到有人靠近或经过,并通过控制报警器、视频监控等方式进行警示和采集证据。
这样可以提高安防监控的效果,保护财产和人身安全。
此外,光电开关还可以应用于荧光检测、流量控制、温度测量、物体计数等领域。
总结起来,光电开关利用光电效应和电路控制的原理,可以将光能转化为电信号,实现自动化控制。
它在各个领域有着重要的应用价值,为我们的生活带来了诸多便利和安全保障。
光电开关工作原理光电开关是一种利用光电效应工作的传感器。
它可以将光信号转化为电信号,从而实现对物体存在与否、位置等信息的检测。
光电开关通常由光源、接收器和电路控制部分组成。
光源发出一束光束,经过透镜或反射进入接收器。
当有物体遮挡光束时,接收器会感受到光信号的变化,进而引发电路产生电信号,从而实现物体检测的目的。
光电开关的工作原理主要基于光电效应和光散射的原理。
1.光电效应:光电开关中的光电器件通常采用光电二极管或光敏三极管。
当光束照射到光电二极管或光敏三极管上时,光的能量会激发其中的电子,使之从价带跃迁到导带,从而产生电流。
根据光电二极管或光敏三极管的不同结构和工作原理,可分为反向光电效应、正向光电效应和内光电效应等。
2.光散射:光电开关中的光源通常选择红外光或激光等,在照射物体表面时,光束会发生光散射现象。
光电开关接收器接收到经过光散射的光信号后,通过光电效应生成电信号,从而判断物体的存在与否。
根据上述的工作原理,光电开关可分为反射型、透射型和侧射型三种类型。
1.反射型光电开关:反射型光电开关中,光源和接收器在同一侧,通过一块反射板或者物体本身的反射来接受光束。
当物体遮挡了光源产生的光束后,光信号就会被接收到。
这种类型的光电开关适用于需要检测物体的存在与否、位置、剥落等场景。
2.透射型光电开关:透射型光电开关中,光源和接收器在两侧,物体必须在光源和接收器之间才能被检测到。
当物体遮挡了光源和接收器之间的光束时,光信号就会被接收到。
这种类型的光电开关适用于检测物体通过或阻挡等场景。
3.侧射型光电开关:侧射型光电开关中,光源和接收器在同一侧,通过物体的边缘反射光来接受光信号。
当物体接近光源和接收器时,光信号就会被接收到。
这种类型的光电开关适用于检测物体靠近或离开等场景。
除了基本的工作原理外,光电开关还可以通过调整光源的强度、接收器的灵敏度与位置、滤光器的使用等方式来进行优化,使其能够适应不同的环境和需求。
光电开关的工作原理光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化:利用光学元件,在传播媒介中间使光束发生变化;利用光束来反射物体;使光束发射经过长距离后瞬间返回。
光电开关的工作原理光电开关(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。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。
发射器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。
光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。
受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择,朝着目标不间接地运行。
接收器有光电二极管或光电三极管、光电池组成。
在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面的是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。
三角反射板是结构牢固的发射装置。
它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。
它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。
光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。
同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,以随时监视光电开关的工作。
光电开关的类型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。
可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。
光电开关原理及应用方法光电开关是一种利用光电效应实现光电信号的传感器设备。
它使用光源和光敏元件,通过光信号的变化来检测或控制物体的存在、位置、形状、颜色等。
光电开关原理基于光电效应,即当光照射到光敏元件上时,会产生电压或电流的变化。
光电开关的主要构成部分包括光源、光敏元件和信号处理器。
光源一般采用发光二极管(LED)或激光器,用来产生光线。
光敏元件有光电二极管、光敏三极管、光电阻等,用来接收光信号,并转化为电信号。
信号处理器则对光敏元件接收到的电信号进行放大、滤波、比较、计数等处理,从而得出最终结果。
光电开关的应用方法可以分为接近式和非接近式两种。
1.接近式光电开关接近式光电开关适用于检测物体的存在、位置等。
它通过检测物体与光信号的遮挡关系来实现:当物体靠近光电开关时,物体会遮挡光信号,从而使光敏元件接收到的光信号减弱或消失,进而产生变化的电信号。
接近式光电开关常用于物体检测、自动控制等领域。
2.非接近式光电开关非接近式光电开关适用于检测物体的距离、形状、颜色等。
它通过检测物体与光信号的反射、散射等特性来实现:光源发出的光线射向物体,物体会反射或散射一部分光线,光敏元件接收到反射或散射的光信号后发生变化。
非接近式光电开关常用于测距、色彩识别、光电编码等领域。
光电开关具有以下几个主要优点:1.非接触式探测:光电开关通过光信号进行检测,无需与物体接触,可以避免传感器和物体之间的磨损。
2.高精度:光电开关可以实现高精度的探测,可以检测到很小的物体或物体的微小变化。
3.反应速度快:光电开关的反应速度很快,可以在极短的时间内检测或控制物体。
4.可靠性高:光电开关结构简单,工作可靠性高,可以适应各种恶劣的工作环境。
光电开关在工业自动化、机械设备、电子产品等领域有广泛的应用。
例如,光电开关可以用于自动化生产线上的物体检测和定位;可以用于物流仓储系统中的物体计数和分拣;可以用于电子产品中的光电编码和手势识别等。
光开关的工作原理
1 光电开关是光电子元件
光电开关是一种可以检测光线强度变化并根据变化来控制开关状
态的光电子元件,它是由光电池发生电流而控制开关运行的一种电路,当外部环境发射光强度到达某一程度,光电池就可以产生电路。
根据
电流的大小来控制开关的变换,从而控制电路的开关。
2 工作原理
光电开关一般由外壳、阳极、隔膜、緞帶、电池、开关和其他组
件组成。
当外部光线照射到光电开关,光电池就会产生一定的电流,
这个电流就会使开关进入感应状态,开关的开闭由电流的大小而定。
如果光线强度达到一定值,足以使电流达到相应的平台值,通过特定
的内部连接,便可把外部开关动作变换为开关动作。
3 光电开关的应用
由于光电开关的特性,被广泛用于家用电器、车用电子设备、机
械设备等,其中有简单的按钮式开关,也有更复杂的诸如温度控制器、定时器、安全装置等多种多样的产品。
其中它可以实现灯光、按钮的
自动操作,节约人力,提高全自动量化程度,从而更好地提高生产效率。
此外,它也可以用于照明检测、光纤通讯、智能交通系统等电子
应用领域。
4 结论
光电开关由于其占地小、功耗低、运行稳定等特点,在电子装置应用上有着广泛的用途,并逐渐代替传统的机械开关,从而实现自动控制,提高了整个系统的控制精度,是一种非常有用的电子元件。
光电开关原理
点击次数:1870 发布时间:2009-3-7 10:24:36
光电开关的定义:此种产品以光源为介质、应用光电效应,当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗,而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。
光电开关包括几种类型,自身不具备光源,利用被测物体发射的光的变化量进行检测的;利用自然光对光电开关的照射,物体遮蔽自然光产生的关变化量;光电开关自身具备光源,发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。
常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源,光源的类型有灯泡、LED、激光管等;输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。
光电开关的叫法,主要是输出为开关量的开关元件。
光电传感器的叫法,涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。
目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。
如:利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。
利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。
利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。
利用检测形式叫热金属检测器,俗称热检等。
利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。
利用结构的叫光幕传感器等。
这里就简要举几个例子,还有很多的叫法,在此无法一一介绍。
一、光电开关原理与分类
1:按检测形式的分类
(1)对射式
对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的,发射器发射出的光指向接收器,发射器与接收器之间组成一个闭合光路,通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。
这种检测形式作用距离比较长,但需要一个发射器并需要配电;在某些应用场合比如空间狭小,不合适配电的运用上比较麻烦。
如图1a:
图1a
②发射器与接收器一体化,光传输为直流方式的非调制信号,主要小型缝隙光电开关,如U型、C型的槽型光电开关。
如图1b:
图1b
(2)直接反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射器发射的光直接照射到被检测物上,根据反射光的变化情况来进行检测的。
可以说是近似人的眼睛的一种检测器。
与对射式相比作用距离比较短,只需要单线配电即可,属于通用检测器。
如图2:
图2
(3)镜面反射式
①这种方式是把发射器与接收器构为一体,光电开关对置反角矩阵射镜,发
射器的光被反射镜后反馈回接收器,光电开关与角矩阵反射镜(多棱镜)形成闭合光路,通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式,这种检测形式作用距离比对射式短,比直接反射式较长。
只需要单线配电即可,由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易;反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。
如图3a:
图3a
②具有M.S.R功能的反射器式光电开关,如果被检测物是平面而且有光泽,则会产生误动作,欲解决此问题,可采用M.S.R功能,它的主要工作原理是基于角矩阵反射器能使偏振光方向改变90°,采用互相垂直的偏振光膜片放在双镜头前,所以使用角矩阵反射器,光路闭合。
如果是平面镜或反光率比较的物体(如:玻璃瓶等)不能改变偏振方向,由它阻挡而产生的反射光不能进入受光器,因此它可以很容易被检测到,从而解决了由它表面反射而它引起的误动作问题。
如图
3b:
图3b
(4)辐射光检测形式
通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。
如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。
如图4:
图4
(5)限定反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射器与接收器形成一个角度,发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。
如图5:
图5
(6)夹角式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射器与接收器形成一个角度,发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体,用于精细检测,如标记检测等。
如图6:
图6
(7)同轴检测式(单镜头)
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去,接收光线通过聚焦镜头入射到接收器,主要用于标志检测。
目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。
如图7:
图7
(8)光导纤维式
光导纤维简称光纤,目前光纤式光电开关的光纤基本是两种,一种塑料光纤,价位比较低,普通检测使用;另一种玻璃光纤,价位比较高,一些检测精度比较高的场合。
①:对射式,把光纤套入发射器,把光纤套入接收器,光纤检测头相对安置。
如图8a:
图8a
②:直接反射式,发射器与接收器构为一体,把光纤套入发射器与接收器(光纤放大器),光纤头为两根光纤并行,直接检测物体。
如图8b:
图8b
③:同轴反射,发射器与接收器构为一体,把光纤套入发射器与接收器(光纤放大器)。
光纤头为两根光纤并为一根的形式,发射光纤在中间,接受光纤围着其圆周排列。
可以直接反射与镜面反射,取决于光纤放大器的光学结构。
如图8c:
图8c
2:按检测方法的分类
(1)光量法
目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式,既光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无。
(2)三角测距法
光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响,因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。
(3)激光测量法
由激光器对被测目标发射一个光信号,然后接受目标反射回来的光信号,通过测量光信号往返经过的时间,计算出目标的距离。
3:按光源种类的分类
光源目前采用的大多是发光二极管(LED),根据不同使用目的的区别使用。
(1)白炽灯式(可见光)
用于需要白光的标志检测器,由于寿命与抗震性能,现在使用比较少。
(2)发光二极管(LED)式(可见光、近红外光)
具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源,可用于各种用途。
(3)荧光式(可见光)
主要用于需要长度的光电系统(图像传感器等)
(4)紫外光式(不可见光)
通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体(荧光整理疵点、食品中的异物等)。
(5)气体激光式(可见光)
光束比较强,用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合,如蒸汽、烟雾、火焰等场合。
(6)半导体激光式(红光、近红外光)
具有较强的透射率和容易调制的特性,用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。
4:按光源调制种类的分类
(1)直流光式
使发射器的光线为不变的直流光,包括白炽灯和用直流驱动的发光二极管。
这种方式有线路简单、响应速度快的特点,但是抗光干扰比较弱,目前仅在较短的距离检测中使用。
(2)调制式
①、脉冲调制式
使发射器发的出光线为具有一定频率的脉冲波,一般称为调制光,采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外,还可以对接收器输出采用具有频率选择
的交流放大器进行放大,从而减少周围光线和电气噪声的影响,这是目前国内外使用最广的一种方式。
②机械旋转调制式
对光源用棱镜或转盘孔旋转后,提取脉冲信号,如用于区域检测和热金属辐射的扫描检测等。
③、扫描式
将多个发射器与接收器组合,通过同步信号逐一扫描,防止相互干扰。
如用于光幕传感器。
5:按供电种类的分类
(1)直流式
采用直流电压供电的形式,一般大多采用12-24V(10-30V)的直流电压的供电。
(2)交流式
采用交流电压供电,电压范围为90-240V交流电,满足110VAC与220VAC场合的供电
(3)直流交流混合式
直流电压与交流电压都可以直接接入同一个供电回路的形式,直流电压范围
12-240V,交流电压范围24-240V,此形式适应性比较灵活,不需要考虑配电的问题。
6:按输出种类的分类
(1)三极管NPN输出
(2)三极管PNP输出
(3)三极管NPN与PNP混合输出
(4)固态隔离无触点输出
(5)继电器触点输出
(6)可控硅输出
(7)模拟电压
(8)模拟电流
(9)数据信号
7:按结构种类的分类
(1)内藏放大器式
即把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路装配在一个壳体里,接通直流电源就可以获取ON-OFF开关输出,不需要专用放大器,抗噪音能力强,寿命长,电缆线可延长等优点,是主流的一种光电开关。
(2)放大器分离式
这是种早期采用比较多的方式,发光、感光元件装在探头内,用屏蔽线与专用放大器(光电开关主体)连接。
主要是探头可以安装在比较狭小的空间对比较小的物体进行检测,但是有抗噪声能力的问题。
随着技术的发展,内藏放大器式的光电开关的体积越来越小;这种形式采用相对较少,尤其是光纤传感器的发展。
(3)光纤式
这种光电开关是放大器分离式与内藏放大器式结合的产品,通过光纤才传输光信号,光电开关主体上套上光纤线,另一头光纤探头可以对被检测物体进行检测,其优点光纤探头比较小,可以检测比较微小的物体,光纤线传输的只是光信号,所以不用考虑放大器分离式那样需要考虑抗噪声能力的问题。
(4)自控式
这种光电开关是具有一定功能性的。
把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路、电源、继电器等都装配在一起,接上交流或直流电源就可以工作。
同时还具有其他一些功能如动作信号的延时、光电开关的信号灵敏度调节等。