光电传感器检测模式(摘自邦纳传感器手册)
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光电传感器的检测模式分为如下几类：对射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、宽光束式、聚焦式、定区域式和可调区域式。其中，直反式、宽光束式，聚焦式、定区域式和可调区域式有时又归类于“光电接近检测模式”（注意：不要与电容式或电感式接近开关混淆）。对于光纤传感器，如使用对射光纤，则为对射式检测模式；如使用直反式光纤，则为接近式检测模式。超声波传感器分对射式和接近式两种检测模式。
对射式
射式检测方式的发射器和接收器相互对射安装，发射器的光直接对准接收器。当被测物挡住光束时，传感器输出产生变化以指示被测物被检测到。
对射式是最早使用的一种光电检测模式。在调制光出现之前，发射器和接收器的对准是一个很大的难题。今天，对于使用高能调制光的光电传感器，将发射器和接收器对准已非常容易。
光路对准－对射式
光路对准可使最大数量的发射光到达接收器，发射光要位于接收区域的中央位置。
当发射器为可见光时，为使光路对准方便，在接收器镜头的正前方放一浅色的标定物，通过观察照在标定物上的光斑来调整发射器位置。将标定物移开，观察传感器上的过量增益指示灯，细调发射器和接收器的位置以达到最佳的对准位置。
检测距离－对射式
检测距离是传感器一个很重要的参数。对于对射式传感器，此参数是指传感器的发射器与接收器之间的最大距离。有效光束是指发射的所有光束中起作用的那部分，为可靠检测物体，此部分光必须要被全部遮挡。对射式检测模式的有效光束，我们可以将其比喻为连接发射器
镜头（或超声波变送器）与接收器镜头（或变送器）的一个杆，如果发射器和接收器的镜头大小不一样，则此杆会变成锥形。有效光束与发射器发射的光束或接收器的可接收区域是不一样的。
对于对射式光电传感器，在检测小的部件或进行精确定位时，其有效光束可能会太大以致不能进行可靠检测。在这种情况下，可以给传感器加装光缝来减小有效光束的尺寸。（注意：在选择光缝材料时，要注意有些非金属材料可能会被高能的调制光穿透）。
安装光缝会减小通过镜头的光的能量（光缝越小，通过的光就越少）。例如：直径20mm的镜头安装上带一5mm孔的光缝后，则通过此孔的光的能量仅为原来的(1/4)2或1/16th，如果发射器和接收器都安装了光缝，则光的能量会损失双倍。
矩形光缝与同尺寸的圆孔形光缝相比，其镜头接收光的区域较大。因此，如果被测物通过光束的方向是一定的，则优先选用矩形光缝（如边沿检测）。如果小的被测物通过光束的方向不是固定的，则优先选用圆形光缝。
如果被测物在通过时总是非常靠近发射器或接收器，则仅需安装一个光缝即可。其有效光束尺寸在有光缝的一端为光缝上孔的尺寸，在未安装光缝的一端为镜头的尺寸，成为锥形。
在使用对射式传感器检测小物体时，在使用对射式传感器检测小物体时，一方面要保证有效光束的尺寸必须小于被测物的最小尺寸，同时要使镜头保留尽可能大的可视区域，以保证足够的检测距离。一种简便的方法就是使用光纤，这种光纤检测头的出光孔有多种形状和尺
寸，以适用于不同的被测物。
有些高能的经过调制的对射式传感器，在近距离使用时，有时会在被测物周围产生光能激增现象，致使传感器产生误动作。这也是为什么要求被测物尺寸一定要大于有效光束尺寸的原因之一。
对于对射式的超声波传感器，通过使用声波引导器件可以确定其波形图。此器件安装在接收器的变送器（有时也安装在发射器上），安装此器件后，接收器对从侧面过来的声波反应就会很弱，因而可以比较可靠的检测小的物体。
反射板式
反射板式的检测模式中，一个传感器本身既有发射器又有接收器。发射器发射光照到反射板上，反射光再返回接收器上。当物体挡住光束时，被测物就被检测到了。
反射板式传感器的检测距离为从传感器到反射板的距离。其有效光束通常为锥形，从镜头边沿到反射板边沿。特殊情况下与此不同，如：当传感器离反射板太近时，光束不能全部覆盖整个反射板；或者发射光为激光光束时。在这些情况下，有效光束的尺寸扩展不到反射板的整个面积。
反射板通常是由多个几何棱镜组成的矩阵，每个棱镜有三个互相垂直的平面和一个斜面。光束从斜面射入，经其他三个面反射后从这个斜面上平行的返回。这样反射板就将入射光反回到了接收器。
多数棱镜式反射板由透明丙烯酸塑料压铸而成，具有多种尺寸和外形。棱镜或反射板经常作为汽车安全反射板用，当汽车前灯照在反射板上时，反射板会反射回很强的光使司机能及时观察到。
高速公路上的警示标志可以用反射带来制作，反射带表面涂有一层薄的带几何棱镜的反光材料或玻璃细沙。（光滑的玻璃表面也可把光反射回去，但是涂玻璃细沙的表面其反光率低于带几何棱镜的表面）
非常光亮的表面也可以做反射板用，但入射光会以等同的角度朝相反方向反射回去。为了使传感器能接收到反射光，发射光必须垂直于镜面。但对于反射板来说，它能将入射光以偏离垂直线最大20°的角度反射回来，这样就使对准非常容易。
好的反射板的反光率是一张白纸的3,000倍，所以反射板式传感器很容易接收到从反射板反射回来的光。但是对于反光率很强的被测物，当挡住光束时，也能将很强的光反射回传感器而使其误认为被测物并未出现。对这种问题，我们也有相应的解决办法。
如果一个表面很平很亮的物体总是沿固定的方向经过检测区域，那么我们可以将传感器和反射板倾斜安装，以使被测物表面反射回来的光回不到传感器，倾斜角度通常为10~15°。
但是如果光亮被测物表面是圆形或被测物是以不确定的角度进入检测区域，则问题就会比较复杂。此时我们可以将传感器和反射板水平及垂直方向均旋转一定角度，这样通常情况下可以解决问题。如问题仍不能解决，则考虑使用偏振反射板式或对射式检测模式。
偏振
偏振镜头与可见光的反射板式传感器配合使用，能很好解决光亮物体的检测问题。两个偏振镜头分别安装在发射器和接收器镜头的前面，偏振方向互相垂直。
发射光经发射器垂直偏振镜头偏振后，变成垂直振动的光波，此光波经反射板反射（去偏振）后，变为水平方向振动的光波，这种光波可通过接收器的水平偏振镜头被接收器接收。
偏振镜头虽然解决了传感器检测光亮物体时的误动作问题，但同时也大大减弱了有效光束的能量，这一点对于检测环境灰尘较大或需要较长检测距离的应用场合尤为重
要。偏振反射板式传感器仅能与带几何棱镜的反射板配合使用。
光路对准－反射板式
近年来，随着LED技术的不断提高，使用可见光光源的发射器逐步增多。当使用可见光光源时，反射板式传感器的对准就很容易了。当我们在反射板上看到可见光时，光路基本就对准了。
接近检测模式
近检测模式的光电和超声波传感器是通过检测从被测物反射回来的能量来判断是否有被测物。例如，当超声波传感器接收到被测物反射回来的声波时，被测物就被检测到了。这种传感器的发射器和接收器是组装在一起的，且在传感器的同一侧。在这种检测模式中，当被测物出现时，它把一定数量的光反射回传感器而不象对射式检测模式中是把光挡住。光电的接近检测模式又分为以下几种检测方式：直反式、宽光束式、聚焦式、定区域式和可调区域式。
直反式
光电传感器中，直反式传感器是一种常用的检测模式。在这种方式中，发射器发出的光以多种角度照到被测物表面上，被测物表面同样以多种角度对入射光进行反射，其中只有很小的一部分被反射回接收器。
直反式检测模式对光能的利用率相对较低，因为其接收器只能接收到很小一部分的反射光。同其他接近检测模式一样，直反式也受被测物表面反光率的影响。对于具有亮白表面的被测物，传感器的检测距离就要比暗黑表面的物体要远。
多数直反式传感器都加装镜头来校准发射光，使其更加集中，以便获得更多的反射光。虽然加装镜头可以扩展检测距离，但在检测非常光亮的表面时比较困难，此时传感器的安装角度就变得非常重要。
因为非常光亮的表面就象镜面一样，安装角度稍微一偏，多数的反射光就都反射走了，只有很小的一部分反射回接收器。如果被测物表面平行于传感器的检测头，则多数的直反式传感器能接收到反射回来的光。但是如果被测物是圆形表面（如金属桶）或被检测的金属薄片/薄膜经常发生颤动，则检测起来就会很不可靠。
宽光束直反式
了避免检测光亮物体时光的损失对检测性能的影响，尤其是近距离检测时，可以使用宽光束直反式传感器，没有聚光镜头，检测距离就会缩短，但同时也不必严格要求传感器镜头必须与光亮的被测平面平行。这是其优点所在。
对于任何接近检测模式的传感器，其检测距离受被测物大小及外形的影响。尺寸大的被测物反射回来的光的能量要比小的被测物多。
在2.5mm检测距离之内，宽光束直反式传感器的检测性能要比一般直反式的要好。因此如果传感器镜头能够贴近被测物检测，则宽光束直反式传感器能可靠检测细沙或电线这样的小物体。
聚焦式
外一种可以检测小物体的检测模式为聚焦式。多数聚焦式传感器是给发射器加装一个镜头，使发射光聚焦在镜头前面的某一点，同时接收器镜头的焦点也在此处。这样就在固定距离处形成了一个小的能量集中的检测区域。
聚焦式传感器对反射光的利用率很高，它能可靠检测一般直反式或宽光束直反式传感器所不能检测到的小物体和反光率非常低的物体。
检测距离－聚焦式
聚焦式传感器的检测距离是固定的，就是其焦距。这就要求传感器距离被测物非常近。
聚焦式传感器在焦点附近能可靠检测被测物，这一以焦点为中心的区域称为景深。景深的大小取决于传感器的设计和被测物的反光率。精密聚焦式传感器的景深是很小的，所以可以用来进行精确定位或外观的检测。
有时在检测某些物体时，需要忽略背景中静止或运动的物体。聚焦式传感器的一个特点就是能忽略景深以外的物体。请注意：景深的近点和远点也受被测物反光率的影响。（传感器有时检测不到反光率弱的被测物，但可能会检测到被测物后面反光率较强的背景。）
色标检测是聚焦式传感器的一个特殊应用，使用精密聚焦式传感器来检测色标，以对产品进行定位。在色标检测中，传感器光源的颜色非常重要，其中蓝绿色光源被证明具有更宽的使用范围，它甚至可以检测白纸上20%
的黄色。
激光聚焦式传感器可以产生一个能量集中，尺寸非常小的光斑，直径约0.25mm，非常适合于检测小的物体或做为机械手的定位传感器。由于其光束能量很强，所以常用来检测反光率很低的其他传感器不能可靠检测的物体。
定区域式
区域式传感器是一种光电接近式传感器，它具有很明确的检测范围，能忽略此范围以外的物体而不受此物体表面反光率的影响。
定区域式传感器是通过比较落在两个接收器上的反射光的多少来判断被测物是否出现。如果落在接收器R2上的反射光等于或多于落在R1上的反射光，则传感器检测到被测物。
可调区域式
就象定区域式一样，可调区域式传感器可以区分位于不同距离处的物体，在这种情况下，检测距离是可调的。可调区域式传感器的接收器能产生两个电流I1和I2，这两个电流的比值随反射光落在接收器上位置的不同而会有所变化。传感器关断点的位置与这个比值有直接的关系，此关断点的位置可通过电位器来调整，即使位于关断点以外的物体具有很强的反光率，传感器依然会将其忽略。
光纤式
实上，光纤式并不是一种具体的检测模式，使用不同的光纤可以组成不同的检测模式。使用分离式光纤可以组成对射式的检测模式，使用一体式光纤可以组成反射板式或接近式检测模式，特殊的光纤可以定制，下图的光纤是在检测头使用了特殊的结构，使其形成了聚焦式检测镜头。
超声波接近模式
交流电压供电后，超声波发生器产生震动。这种震动交替压缩和撞击空气分子使其不断地向外传送超声波，同时超声波发生器也能接收超声波的回波。
超声波传感器根据其发生器的不同分为：静电式和压电式，静电式传感器用来进行长距离检测，通常能达到6-7米。这种长距离的传感器常用来检测大容器的液位等。压电式传感器通常只有较短的检测距离，一般在1米左右，但密封较好，能用在恶劣的环境下。
通常与直反式光电传感器相比，超声波传感器较少受被测物表面特性的影响。但是，超声波发生器的表面与光滑平整的被测物表面之间的平行度要保持在3°之内（对于表面粗糙的物体，这个角度不太重要）。对于表面吸声的材料，如衣服或泡沫，使用超声波传感器很难检测。
同时，较小的物体反射回的波的能量很弱，所以选择传感器时，被测物的尺寸是非常重要的需要考虑的因素。当被测物沿垂直于传感器检测平面运动时，超声波传感器具有很高的重复精度，因而它们被广泛用来测量距离。
一些传感器具有可调整的检测窗口或模拟量输出，可输出一个与被测物距离成比例的电压/电流值。数字滤波器可使传感器具有抗电磁或其他声波干扰的能力，模拟量输出具有很高的线性度，带温度补偿的传感器适用于环境温度变化较大的场合。
在超声波接近式传感器中，也有超声波发生器与控制器分离的产品。这些小的超声波发生器可以安装在狭小的空间内，由控制器进行检测和输出控制。对射式的超声波传感器具有独立的发射器和接收器，是检测透明物体的理想产品。
光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器 摘要： 在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 光电传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前，世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 关键字：光电传感器；CCD图像传感器 正文 一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼 的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices，CCD)由大量独立光敏元件组成，每个光敏元 件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的，光线透过镜头照射到光电二极管上，并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度，图像光信号转换为电信号。当CCD工作时，CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号，数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内，然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。
北京信息科技大学 测控综合实践 课程设计报告 题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：
摘要 摘要 基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。通过实验得到结果并进行了数据分析。 本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。 关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器
Abstract
目录 摘要................................................................................................I 第一章概述 (1) 1.1 课设目标 (1) 1.2 内容 (1) 第二章系统设计原理 (2) 2.1 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2 STC89C52定时计数器 (4) 2.3 STC89C52中断控制 (6) 2.4 光电传感器 (6) 2.5 数码管介绍 (7) 第三章硬件系统设计 (10) 3.1测速信号采集及其处理 (10) 3.2 单片机处理电路设计 (11) 3.3 显示电路 (12) 3.4 PWM驱动电路 (13) 第四章软件设计 (14) 4.1语言选用 (14) 4.2程序设计流程图 (14) 4.3原程序代码 (15) 第五章数据分析 (19) 总结 (20) 附件 (21) 参考文献 (23)
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。
光电传感器的原理及应用 作者:2011级 应用物理 向舟望 摘要:光电传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。 关键词:光电传感器、光电效应、敏感器件。 正文 引言：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用。 原理： 1、光电效应 光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。 光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应 根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数，h ＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律： 式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。 A -h m 2 12νν=
专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19
一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。
4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计
课程设计报告 题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：
目录 1引言 (1) 2系统组成及工作原理 (1) 2.1转速测量原理 (1) 2.2转速测量的一般方法 (3) 2.3转速测量系统组成框图 (3) 3系统硬件电路的设计 (3) 3.1脉冲产生电路设计 (3) 3.2光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.2.1光电传感器简介 (4) 3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5) 3.3测量系统主机部分设计 (7) 3.3.1单片机 (7) 3.3.2键盘显示模块设计 (9) 3.3.3串行通信模块设计 (11) 3.3.4电源模块设计 (12) 4系统软件设计 (13) 4.1程序模块设计 (13) 4.2数据处理过程 (15) 4.3浮点数学运算程序 (16) 5制作调试 (16) 6结果分析 (18) 7参考文献 (18)
1、引言 随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 、系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量的一般方法 一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。 图2-1 转速测量框图 1．转速信号拾取 转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换
基于光电传感器自动循迹 小车设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
摘要 制作自动寻迹小车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。为了使小车能够快速稳定的行驶，设计制作了小车控制系统。在整个小车控制系统中，如何准确地识别路径及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。 由于此小车能够自动寻迹,加速,减速.故又被称作为智能车.本智能车控制系统设计以MC9S12XS128微控制器为核心，通过两排光电传感器检测小车的位置和运动方向来获取轨道信息，根据轨道信息判断出相应的轨道类型，并分配不同的速度给硬件电路加以控制，完成了在变负荷条件下对速度的快速稳定调节。红外对射传感器用于检测智能车的速度，以脉宽调制控制方式（PWM）控制电机和舵机以达到控制智能车的行驶速度和偏转方向。 软件是在CodeWarrior 的环境下用C语言编写的，用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。智能车能够准确迅速地识别特定的轨道，并沿着引导线以较高的速度稳定行驶。 整个智能车系统涉及车模机械结构的改装、传感器电路设计及控制算法等多个方面。经过多次反复的测试，最终确定了现有的智能车模型和各项控制参数。 关键词： MC9S12XS128；PID；PWM；光电传感器；智能车
ABSTRACT Making automatic tracing car involved the professional knowledge including control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. Because this car can automatic tracing, accelerate, slowing down. So it is also known as intelligent car this intelligent vehicle control system design take the MC9S12XS128 micro controller as a core, examines car's position and the heading through two row of photoelectric sensors gains the racecourse information, judges the corresponding racecourse type according to the racecourse information, and assigned the different speed to control for the hardware circuit, has completed in changes under the load condition to the speed fast stable adjustment. The infrared correlation sensor uses in examining the intelligent vehicle's speed, (PWM) controls the electrical machinery and the servo by the pulse-duration modulation control mode achieves the control intelligence vehicle's moving velocity and the deflection direction. The software is under the CodeWarrior environment with the C language compilation, actuates electrical machinery's rotational speed and servo's direction with the PID control algorithm adjustment, completes to the model vehicle velocity of movement and the heading closed-loop control. The intelligent vehicle can distinguish the specific racecourse rapidly accurately, and along inlet line by the high speed control travel. The entire intelligent vehicle system involves the vehicle mold mechanism the re-equipping, the sensor circuit design and the control algorithm and so on many aspects. After the repeated test, has determined the existing intelligent vehicle model and each controlled variable finally many times. Keywords： MC9S12XS128; PID；PWM；photoelectric sensor; smart car
光电式传感器测转速实验报告 ——传感器与检测技术 班级：1321202 专业：测控技术与仪器学号：201320120209 姓名：林建宇
1.实验目的： 1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法； 2）掌握测量和显示电路的设计方法； 3）了解光电式传感器以及示波器的使用方法。 2.实验基本原理： 光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。实验原理框图如下图所示。 光耦测转速实验原理框图 3.需用器件与单元： 主机箱中的直流稳压电源、示波器、电压表、频率\转速表；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。 4.实验步骤： （1）、按图1所示接线，并且接上示波器，将直流稳压电源调到10V档。
图1、光电传感器测速实验接线示意图 （2）、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节电机控制旋钮，F/V表以及示波器就会显示相应的频率f，计算转速为n=10f。实验完毕，关闭主、副电源。 5、实验结论与总结 组数 1 2 3 4 5 6 仪器频率108 133 166 186 232 373 示波器频率106.083 134.913 167.949 188.170 232.125 373.892 转速1080 1330 1660 1860 2320 3730 （注：转速单位为转/分钟） 平均误差?△=∑△i/6 (i=6) ?△≈0.855 σ≈1.070 总结：通过计算可知标准差较小，仪器准确率较高。由仪器和示波器所测的两种频率，其中示波器所显示的为标准值。根据上面实验观察到的波形，由于孔所占比例小，所以方波的高电平比低电平要宽。光电式传感器测转速方法简单，易于实现。
光电传感器的原理、功能特点等应用 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。 其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理，因此其采集结果更精准、快速。 特点： 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、
气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此应用广泛。 工作原理： 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换 光电式传感器分类： ⑴反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 ⑵对射型光电传感器，若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大，一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关，简称对射
光电传感器的三种基本操作模式 工业中主要使用3类光电传感器，即对射光束传感器、反射传感器和漫射传感器。各类传感器的基本功能是检测有无物体，或测量与物体间的距离。在制造业内，它们提供可反馈至中央处理器（CPU）的实时信息，从而帮助保持流程顺利进行。光电传感器可与其他近距离传感器（例如感应传感器、电容传感器和超声传感器）一同广泛用于自动化产业。其无触点物体检测功能使其成为当今过程主导工业的理想选择，适用于各种外壳的传感器，例如圆筒、块体和立方等，并具有多种尺寸。工程师能够将流程的单个零件与最适合的传感器匹配起来。 对射光束传感器 对射光束传感器被视为光传感的最可靠形式，该原理基于两个独立的外壳，一个用于发射器，另一个用于接收器，发射器向接收器提供持续光束。每当物体穿过光束时，就会中断发射器与接收器之间的路径，从而促使接收器发送电信号导输出端。无论颜色或角运动如何，对射光束传感器几乎能检测到任何物体，并适于长距离传感。
注意事项： 对于对射光束传感器而言，开始操作之前，发射器和接收器光学校准至关重要。发射器和接收器要求两个反向的安装点，对于较长距离，必须仔细进行校准。 反射传感器
与对射光束传感器相比，反射传感器的安装较简单且耗时较短，因此反射传感器更广泛应用于行业内。发射器和接收器装在同样的外壳内，且要求将反射器置于传感器对面。其原理类似于对射光束，当发射器与接收器之间的光束中断时，检测开始。 有物体时，反射器把光束反射回传感器，光束因而中断，并促使传感器发送电信号到输出端。 注意事项： 高度反射的物体（例如铝罐）要求传感器配备偏光滤光镜。许多传感器通常都配有偏光滤光镜，不过最好检查一下。对于这些传感器而言，铝罐反射的光线不同于反射器反射的光线。由于接收器内的滤光器不识别铝罐发出的光线，因而传感器可检测有无铝罐。使用偏光滤光镜时，要确保反射器也为偏光类型。专用透明物体检测的反射传感器也有。 漫射传感器
光电式传感器 光电式传感器的工作原理 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器，其工作原理基于光电效应，通常由光源、光路、光电元件构成。所谓光电效应，是指当光照射到某种物质时，该物质的导电特性发生变化的一种物理现象。光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现的，一般情况下，它有三部分组成，可分为发送器、接收器和检测电路。投光器发出的光束被物体阻断或部分反射，受光器最终做出判断，发射器发射光束一般来源于半导体的光源——发光二极管和激光二极管，光束不间断的发射或改变脉冲宽度，接收器有光电二极管或光电三极管组成，在接收器前面装有光学元件——透镜或光圈，在其后面检测电路，滤出有效信号和应用信号，实现控制。 光电式传感器的分类 光电式传感器按照光电效应可分为三类：（1）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等;（2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等;（3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池等。按光电式传感器信号形式可分为：模拟式光电传感器：位移式光电传感器；数字式光电传感器：转速传感器、光栅式传感器等。 通常，光电传感器还包括光纤传感器、固体图像传感器。光电传感器的应用可归纳为四种基本形式：直射式（辐射式）、吸收式、遮光式、反射式。 光电式传感器的测量的物理量及范围 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起 1
光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。 光电传感器的敏感波长在可见光（0．38～0．76um）附近，包括红外线（0．76～1000um）和紫外线波长（0．005～0．4um）。 光电传感器的优缺点 检测距离长。在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段。对检测物体的限制少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间。分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境要求较高。但随着薄膜工艺、平面工艺和大规模继承电路技术的发展，产品的成本大为降低。由于计算机应用于测量系统和控制系统时，也必须由传感器提供准确可靠的信息，如果传感器的水平与计算机的水平不能相适应，那么电子计算机便不能充分发挥应有的作用。如果传感器不能灵敏地感受被测量或不能把感受到的被测量精确地转换成信号。其他仪表和装置精度再高也无意义。近年来，新 2
附件：光电传感器设备技术要求 1)激光位移传感器感测头及控制器含电源及带信号处理器及处理软件。（数 量2套） 感测头：基准距离100mm，测量距离75-130mm，光源半导体激光，波长：可见光，亮点范围（基准距离时）约440x1350μm，线性度±0.15%F.S. ，重复精度10μm，采样周期<2ms（多级可变），温度特性0.06%F.S/ ℃，耐环境性外壳防护级IP67，使用周围发光强度白炽灯：7500lux，使用周围温度-10到+50 ℃（无凝结、无冻结），使用周围湿度35到85RH（无凝结），抗振50Hz 左右，振幅1mm左右，XYZ各方向。重量约75g。 控制器：类型DIN导轨安装，主模组，探头有兼容性，最小显示单位IL-030:1μm、IL-065/IL-100：2μm、IL-300：10μm、IL-600：50μm,显示范围IL-030/IL-065/IL-100：±99.999mm到±99mm（可选择4个等级）；IL-300/IL-600：±99.999mm到±99mm（可选择3个等级）； 显示频率约10回/秒； 模拟电压输出±5V、1-5V、0-5V输出阻抗100 Ω，模拟电流输出4-20mA最大负荷电阻350 Ω，无电压输入， 判断输出集电极开路输出（NPN、PNP可切换、N.O./M.C.可选）；报警输出集电极开路输出（NPN、PNP可切换、N.C），电源电压10到30VDC、纹波（P-P）：包含：10%、Class2，2300mW以下（30V时、77mA以下）使用周围温度-10到+50 ℃（无凝结、无冻结），使用周围湿度35到85RH（无凝结），抗振50Hz 左右，振幅1mm左右，XYZ各方向。 2)光透过式激光测微计感测头及控制器（数量2套） 感测头：CCD工作方式，660nm可见光半导体激光，1类FDA（分类标准），1类GB7247.1（分类标准），安装距离0~1500mm，检测范围28mm,采样周期980us，高灵敏度模式下最小可检测物体为Ф0.1mm，线性度为F.S±0.1%,温度特性 F.S ±0.1%/℃, 环境温度：-10℃至55℃，无冻结，相对湿度：35至85%，无凝结，振动：50Hz ，振幅1mm左右，XYZ各方向。 控制器：放大器为DIN导轨安装，主模组，模拟输出，电压输出±5V，电流输出4~20mA，
光电开关转速测量系统设计 摘要：本文设计了一种基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统。该系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机的转速值。经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。关键词：转速测量，单片机，光电开关 1 绪论 1.1 课题背景 一种量大面广的产品，广泛应用于国民经济的各个行业中。而电机的生产王国正在由日本转移到中国，尤其是浙江温州和广东珠三角地区。广东省佛山市顺德区就有大大小小的电机生产厂家上百家，每年生产上亿台电机，同时顺德有许多家电生产厂家，家电中也要大量用到电机，不管是电机生产厂家，还是将电机作为它们的产品中的零部件的厂家，要将它们的产品打到国际市场上，迫切需要IS09002认证，IS09002要求生产产品所用的零部件以及最终的产品都要经过本单位的质量检测，也就是说，在顺德，每年要检测几亿个电机，对电机的测试仪的需求非常迫切。电机测试的参数主要有：效率、功率因数、定子输入电流、转矩、转速等，本课题主要研究转速的测量。 1.2 国内外发展情况 转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法。 (1)离心式转速表测速法 离心式转速表是利用离心原理制成的测速仪表，可以直接读出转速。测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，插入前，应注意清除中心孔中的油污，并使转速表的轴与电机的轴保持同心，不可上下左右偏斜，否则易将表轴扭坏，并影响准确读数，而且转速表要间歇使用，以减少磨损和发热。如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程[2]。 (2) 测速发电机测速法 测速发电机测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压
光电传感器原理及应用 院系：电气与机械工程学院 班 级： 13级电气2班 姓 名： 李 刚 学号： 131050147 PINGDINGSHANUNIVERSITY
前言 随着科技的发展，人类越来越注重信息和自动化，在日常的生产学习过程中，人们常常要进行自动筛选、自动传送，安全防护,而为了实现这些，光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。 光电传感器的原理 理论基础——光电效应 光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应，大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池、光电耦合器件等都属于内光电效应类传感器。 1.外光电效应 光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大，电子会克服束缚逸出表面，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应。 根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律： 式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。 由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称 为“红限”。相应的波长为 式中，c 为光速，w 为逸出功。 2.内光电效应 在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光电电动势的效应称为内光电效应。内光电效应可分为以下两类： （１）光电导效应 在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子—空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。 （２）光生伏特效应 在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。 w hv -=2mv 21w hc K =λ
(1)对射型 检测方式 为了使投光器发出的光能进入受光器，对向设置投光器与受光器。 如果检测物体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线，进入受光器的光量将减少。 掌握这种减少后便可进行检测。 此外，检测方式与对射型相同，在传感器形状方面，也有投光受光部一体化，称为槽形的种类。 特长： 动作的稳定度高，检测距离长。（数cm～数十m） 即使检测物体的通过线路变化，检测位置也不变。 检测物体的光泽颜色倾斜等的影响很少。 (2)扩散反射型 检测方式 在投受光器一体型中，通常光线不会返回受光部。如果投光部发出的光线碰到检测物体，检 测物体反射的光线将进入受光部，受光量将增加。掌握这种增加后，便可进行检测。 特长： 检测距离为数cm～数m。 便于安装调整。 在检测物体的表面状态（颜色、凹凸）中光的反射光量会变化，检测稳定性也变化。 (3)回归反射型 检测方式 在投受光器一体型中，通常投光部发出的光线将反射到相对设置的反射板上，回到受光部。如果检测物体遮蔽光线，进入受光部的光量将减少。 掌握这种减少后，便可进行检测。 特长 检测距离为数cm～数m。 布线.光轴调整方便（可节省工时）。 检测物体的颜色、倾斜等的影响很少。 光线通过检测物体2次，所以适合透明体的检测。 检测物体的表面为镜面体的情况下，根据表面反射光的受光不同，有时会与无检测物体的状 态相同，无法检测。这种影响可通过MSR功能来防止。 (4) 距离设定型 检测方式 作为传感器的受光元件，使用2比例光电二极管或位置检测元件。通过检测物体反
射的投 光光束将在受光元件上成像。这一成像位置以根据检测物体距离不同而差异的三角测距原理为检测原理。 下图所示的是使用2比例光电二极管的检测方式。2比例光电二极管的一端（接近外壳的 一侧）称为N（Near）侧，而另一端称为F（Far）侧。检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下，反射光将在N侧和F侧的中间点成像，两侧的二极管将受到同等的光量。此外，相 对于设定距离，检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下，反射光将在N侧成像。相反的， 相对于设定距离，检测物体存在于较远的位置的情况下，反射光将在F侧成像。传感器可通过 计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。 距离设定型的特长 受检测物体的表面状态颜色的影响少。 不易受背景物体的影响。 BGS(Background Suppression)和FGS(Foreground Suppression) 在E3Z-LS61/-66/-81/-86中，检测传输带上物体的情况下，可选择BGS和FGS两种功能中的任 何一个。 BGS是不会对比设定距离更远的背景（传输带）进行检测的功能。 FG是不会对比设定距离更近的物体，以及回到受光器的光量少于规定的物体进行检测的功能，反言之，是只对传输带进行检测的功能。回到受光器光量少的物体是指： ①检测物体的反射率极低，比黑画纸更黑的物体。 ②反射光几乎都回到投光侧，如镜子等物体。 ③反射光量大，但向随机方向发散，有凹凸的光泽面等物体。 注：③的情况下，根据检测物体的移动，有时反射光会暂时回到受光侧，所以有时需要通过OFF延迟定时器来防止高速颤动。 特长 可对微小的段差进行检测（BGS、FGS）。 不易受检测物体的颜色影响（BGS、FGS）。 不易受背景物体的影响（BGS）。 有时会受检测物体的斑点影响（BGS、FGS）。 (5)限定反射型 检测方式 与扩散反射型相同，接受从检测物体发出的反射光进行检测。设置为在投光器和受光器上仅入射
反射式光电传感器使用及测试注意事项 1·反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光，接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2·使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高。 3·光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4·光电传感器必须安装在没有强光直接照射处，因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5·光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若取值太小一是抗干扰性下降，二是对接收管的要求严。 6·光电传感器长时间工作时红外接收管的最大工作电流不应超过 250μA。 7·安装焊接时，光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于 5mm，否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。 8·光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法：根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。 安装好传感器，做好工件或物体表面的取样标志，在5V工作电压下根据该型号传感器红外发射管所需的工作电流选取负载电阻R1 (红外发射管的正向压降在（1～1.3 V)，红外接收管负载电阻R2取一值，测量AB两点之间的电压。当光电传感器对准工件或物体表面黑色标志处，AB间的电压应控制在0.3～0.6V之间，此时光电传感器的工作状态最佳，若AB间电压小于0.3V，则将R2电阻阻值换大直到符合要求，若AB间电压大于0.6V，则相反。在工件或物体表面无黑
光电传感器测量系统的设计 检测技术与应用课程设计报告 系别自动化工程系 班级 姓名 学号 指导教师 20XX年1月 一、设计目的 1、了解光电式传感技术的基本原理，掌握光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池传感器等的结构、原理、特性及使用注意事项。掌握光电效应的概念。 2、了解各种光电元件的性能参数指标及一些其他特性。 3、掌握数字光照度计的使用方法。 4、了解典型传感器的技术指标，重点掌握传感器的设计要求。 5、掌握正确调试电路的方法。 6、掌握常用仪器设备的正确使用方法，利用开放式传感器实验箱更具体的了解光电传感器的工作原理和应用，学会简单传感器控制电路的实验调试和整机指标测试方法，提
高动手能力。 7、掌握基本的传感器设计方法，进一步了解常规敏感元器件的工作原理和特性。 二、设计任务及要求 1. 测量光照强度与电压的关系并作出正确的曲线及图表。 2. 根据所提供的设备，正确选择传感器、相关元件。 计算机、LabVIEW虚拟仪器软件和DRLAB快速可重组综合实验台为必选设备； 传感器的范围已经给定，选择正确传感器并写出选择依据、其他元件可根据自己需求自行选择； 尽量写出其他可以实现测量目的的其他相关传感器。 3. 论述基本原理，并画出相关电路图。 论述本次设计中所设计到的所有相关知识概念及原理； 电路图参考教材电路自己设计。 4. 按照电路原理图在开放式传感器实验箱中搭建电路。 在调试电路时注意各元件的性能参数指标，避免损坏。 光电传感器在不同的光强不同的温度下所对应的电阻值均不相同，不同的环境下所得到的结果差别较大，但对结果进行分析得出的特性与光电传感器特性相一致，因所处环境的差别本结果仅作为参考。