光電傳感器課件

1、光電傳感器,光電傳感器,heyj,光電傳感器,內(nèi)容,一、概述 二、工作原理 三、光電效應(yīng) 四、光電傳感器的各種應(yīng)用 五、光電元件實(shí)例,光電傳感器,一、概述,光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。,光電傳感器,概述,它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。 具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。,光電傳感器,二、工作原理,原理：是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光量的變化，再通過(guò)光電元件把光量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種測(cè)量裝置。光電傳感器的構(gòu)成：光源、光學(xué)通路、光電元件。,光電傳感器,三、光電效應(yīng),光電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)。 半導(dǎo)體光電效應(yīng)是半導(dǎo)體中束縛電子在吸收光子后所產(chǎn)生的電學(xué)效應(yīng)，即光生電。它是各類光敏器件工作的基本原理。 內(nèi)光電效應(yīng) 半導(dǎo)體光電效應(yīng) 外光電效應(yīng),光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,四、光電傳感器的各種應(yīng)用,光電式傳感器的應(yīng)用可歸納為四種基本形式，即輻射式(

3、直射式)、吸收式、遮光式、反射式。 1、輻射式,被測(cè)物體本身就是輻射源，所發(fā)出的光直接照在光電元件上，（或經(jīng)過(guò)一定的光通路照在光電元件上），輻射強(qiáng)度與溫度具有一定的關(guān)系。,高溫計(jì),光電傳感器,2、吸收式,光源,被測(cè)物,光電元件,被吸收的光通量與被測(cè)物體的透明度有關(guān)。常用來(lái)測(cè)物體的,混濁度,光電傳感器,3、遮光式,光源,光電元件,光原發(fā)出的光經(jīng)過(guò)被測(cè)物體時(shí)被遮擋部分，使得光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測(cè)物體在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。,測(cè)位移,光電傳感器,4、反射式,光源,被測(cè)物,光電元件,反射光通量取決于反射表面的性質(zhì)、狀態(tài)和光源之間的距離。,表面粗糙度,光電傳感器,五、光電元件實(shí)例,1.

4、光敏電阻 它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì), 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過(guò)引出線端接入電路。,光電傳感器,光敏電阻的光照特性用于描述光電流和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。不同光敏電阻的光照特性是不相同的。絕大多數(shù)光敏電阻的光照特性曲線是非線性的，如圖所示。 不同類型光敏電阻光照特性不同，但光照特性曲線均呈非線性。因此它不宜作定量檢測(cè)元件，這是光敏電阻的不足之處。一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作光電開(kāi)關(guān)。,光敏電阻的光照特性,光敏電阻的光照特性曲線,光電傳感器,優(yōu)點(diǎn)：光敏電阻具有很高的靈敏度，光譜響應(yīng)的范圍可以從紫外區(qū)域到紅外區(qū)域，而且體積小，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜； 缺

5、點(diǎn)：光照與產(chǎn)生的光電流之間呈非線性關(guān)系。 需要外部電源，有電流時(shí)會(huì)發(fā)熱。,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,2、光電池,光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件，又稱為太陽(yáng)能電池。它是基于光生伏特效應(yīng)制成的。它有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)。,光電池,光電傳感器,圖所示為硅光電池的結(jié)構(gòu)原理、外形及電路符號(hào)。它是用單晶硅制成的，在一塊N型硅片上用擴(kuò)散的方法摻入一些P型雜質(zhì)而形成一個(gè)大面積的PN結(jié)，P層很薄，從而使光能穿透到PN結(jié)上。,硅光電池 (a) 結(jié)構(gòu)原理；(b) 外形；(c) 電路符號(hào),由于光線的照射，使P區(qū)帶正電荷，N區(qū)帶負(fù)電荷，從而在兩區(qū)之間形

6、成電位差，即構(gòu)成光電池，若接于外電路中就可產(chǎn)生電流。,光電傳感器,3、其它光電元件,光敏晶閘管,光敏晶閘管導(dǎo)通后，即使光照消失，光敏晶閘管仍維持導(dǎo)通。光敏晶閘管的特點(diǎn)：導(dǎo)通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達(dá)數(shù)百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)控制。,光電傳感器,光電三級(jí)管 光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流 大幾十至幾百倍，但相應(yīng)速度較二極管差。 工作特點(diǎn) （1）光電轉(zhuǎn)換 （2）電流放大,光電傳感器,工作原理,光敏晶體管與一般晶體管很相似, 具有兩個(gè)PN結(jié), 只是它的基區(qū)一邊做得很大, 以擴(kuò)大光的照射面積。 當(dāng)光照射在集電結(jié)上時(shí),就會(huì)在結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì), 從而形成光電流,相當(dāng)于三極管的基極電流。由于基極電流的增加, 因此集電極電流是光生電流的倍, 所以光敏晶體管有放大作用。,光電傳感器,光電開(kāi)關(guān),光電開(kāi)關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路三部分組成。光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。,光