光電開關工作原理

1、光電開關原理及應用一、前言 光電開關是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應用。    二、光電開關介紹 1、工作原理 光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。工作原理如圖1所示。多數(shù)光電開關選用的是波長接近可見光的紅

2、外線光波型。圖2是德國SICK公司的部分光電開關外型圖。 2、光電開關的分類及術語解釋 （1）、分類 漫反射式光電開關：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產(chǎn)生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。 鏡反射式光電開關：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了檢測開關信號。 對射式光電開關：它包含了在結(jié)構上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接

3、收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了開關信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。 槽式光電開關：它通常采用標準的U字型結(jié)構，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產(chǎn)生了開關量信號。槽式光電開關比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。 光纖式光電開關：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。 它們的工作光線示意圖如圖3所示。 （2）術語解釋 常見的術語示意圖如圖4所示。 檢測距離：是

4、指檢測體按一定方式移動，當開關動作時測得的基準位置（光電開關的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的標稱值。 回差距離：動作距離與復位距離之間的絕對值。 響應頻率：在規(guī)定的1s的時間間隔內(nèi)，允許光電開關動作循環(huán)的次數(shù)。 輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的光電開關所接通的負載由于光電開關內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。 檢測方式：根據(jù)光電開關在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。 輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線

5、、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。 指向角：見光電開關的指向角示意圖,即如圖4的下部三個小圖所示。 表面反射率：漫反射式光電開關發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測物表面才能反射回漫反射開關的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強度。粗糙的表面反射回的光線強度必將小于光滑表面反射回的強度,而且，被檢測物體的表面必須垂直于光電開關的發(fā)射光線。常用材料的反射率如表1所示。 表1 常用材料的反射率 材料 反射率 材料 反射率 白畫紙 90% 不透明黑色塑料 14% 報紙 55% 黑色橡膠 4% 餐巾紙 47% 黑

6、色布料 3% 包裝箱硬紙板 68% 未拋光白色金屬表面 130% 潔凈松木 70% 光澤淺色金屬表面 150% 干凈粗木板 20% 不銹鋼 200% 透明塑料杯 40% 木塞 35% 半透明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70% 不透明白色塑料 87% 人的手掌心 75% 環(huán)境特性：光電開關應用的環(huán)境亦會影響其長期工作可靠性。當光電開關工作于最大檢測距離狀態(tài)時，由于光學透鏡會被環(huán)境中的污物粘住，甚至會被一些強酸性物質(zhì)腐蝕，以至其使用參數(shù)和可靠性降低。較簡便的解決方法就是根據(jù)光電開關的最大檢測距離（Sn）降額使用來確定最佳工作距離。 （3）使用注意事項 紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標準檢測體

7、為平面的白色畫紙。 紅外線光電開關在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應回避將傳感器光軸正對太陽光等強光源。 對射式光電開關最小可檢測寬度為該種光電開關透鏡寬度的80%。 當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關，在這種情況下，請將負載經(jīng)過交流繼電器來轉(zhuǎn)換使用。 紅外線光電開關的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學品，以免永久損壞塑料鏡。 針對用戶的現(xiàn)場實際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場合，所生產(chǎn)的光電開關在靈敏度的選擇上增加了50%，以適應在長期使用中延長光電開關維護周期的要求。 產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴格的測試

8、合格后才出廠，在一般情況下使用均不會出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。     以上各注意事項示意圖見圖5。 三、應用舉例 從圖6可以看出光電開關的各種應用。其中，圖6（a）為光電開關用于對材料的定位剪切控制；圖6（b）為用光電開關來控制液面位的上下限值，當液面位高于或低于上下極限液面位時，光電開關控制電路可使閾門打開或關閉，使液面位的高度保持在上下限之間；圖6（c）為利用物體對光的遮擋作用，檢測物體的通過個數(shù)，或物體是否存在；圖6（d）為利用光的直線傳播性，檢驗產(chǎn)品是否等高排列；圖6（e）為將光電開關用在流水

9、生產(chǎn)線上，來檢測產(chǎn)品的個數(shù)；圖6（f）為用光電開關檢測液面位的高低。     四、結(jié)束語 除了以上介紹的例子外，光電開關還在許多方面得到了應用，例如在行程控制、直徑限制、轉(zhuǎn)速檢測、氣流量控制等方面。我們相信光電開關會做得越來越先進，它的應用也會越來越廣泛。     參考文獻 1 楊崇志.特殊新型電子元器件手冊M.沈陽：遼寧科學技術出版社,20012 李科杰.新編傳感器技術手冊M.北京：國防工業(yè)出版社,2003   The Principle And Application Of Photoelectric Switch Abstrac

10、t： In this paper, the principle, technical term, category and usage announcements of photoelectric switch are introduced. With some actual examples，the applications of photoelectric switch  are elucidated. Keywords：sensor； photoelectric 光電開關的定義：此種產(chǎn)品以光源為介質(zhì)、應用光電效應，當光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導致受光量變化來檢測對象的

11、有無、大小和明暗，而向產(chǎn)生接點和無接點輸出信號的開關元件。光電開關包括幾種類型，自身不具備光源，利用被測物體發(fā)射的光的變化量進行檢測的；利用自然光對光電開關的照射，物體遮蔽自然光產(chǎn)生的關變化量；光電開關自身具備光源，發(fā)射的光源對被檢測物體反射、吸收、和透射光的變化量進行檢測。常用的光源為紫外光、可見光、紅外光等波段的光源，光源的類型有燈泡、LED、激光管等；輸出信號有開關量或模擬量和通訊數(shù)據(jù)信息等。光電開關的叫法，主要是輸出為開關量的開關元件。光電傳感器的叫法，涵蓋了輸出開關量、模擬量、通訊數(shù)據(jù)等。目前市面光電開關的叫法有分光源、檢測形式、用途、結(jié)構等命名的。如：利用紅外光源的叫紅外光電開關、

12、紅外線光電開關、紅外線光電傳感器等。利用自然光的叫光控開關、光電繼電器等。利用激光為光源的叫激光光電開關、激光光電傳感器等。利用檢測形式叫熱金屬檢測器，俗稱熱檢等。利用用途的叫光電距離傳感器、安全光幕傳感器等。利用結(jié)構的叫光幕傳感器等。這里就簡要舉幾個例子，還有很多的叫法.一、光電開關原理與分類1：按檢測形式的分類（1）對射式對射式是由一個發(fā)射器與一個接收器相對配置的，發(fā)射器發(fā)射出的光指向接收器，發(fā)射器與接收器之間組成一個閉合光路，通過對光路的光被遮斷或光衰減來進行檢測的一種檢測形式。這種檢測形式作用距離比較長，但需要一個發(fā)射器并需要配電；在某些應用場合比如空間狹小，不合適配電的運用上比較麻煩

13、。如圖1a： 圖1a 發(fā)射器與接收器一體化，光傳輸為直流方式的非調(diào)制信號，主要小型縫隙光電開關，如U型、C型的槽型光電開關。如圖1b: 圖1b （2）直接反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構為一體，發(fā)射器發(fā)射的光直接照射到被檢測物上，根據(jù)反射光的變化情況來進行檢測的?？梢哉f是近似人的眼睛的一種檢測器。與對射式相比作用距離比較短，只需要單線配電即可，屬于通用檢測器。如圖2：圖2（3）鏡面反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構為一體，光電開關對置反角矩陣射鏡，發(fā)射器的光被反射鏡后反饋回接收器，光電開關與角矩陣反射鏡（多棱鏡）形成閉合光路，通過對光路的光被遮斷或光衰減來進行檢測的一種檢

14、測形式，這種檢測形式作用距離比對射式短，比直接反射式較長。只需要單線配電即可，由于采用反射鏡光軸的調(diào)整比對射式容易；反射鏡由多棱鏡角矩陣板或微晶玻璃顆粒反射膜等。如圖3a：圖3a具有M.S.R功能的反射器式光電開關，如果被檢測物是平面而且有光澤，則會產(chǎn)生誤動作，欲解決此問題，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩陣反射器能使偏振光方向改變90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在雙鏡頭前，所以使用角矩陣反射器，光路閉合。如果是平面鏡或反光率比較的物體（如：玻璃瓶等）不能改變偏振方向，由它阻擋而產(chǎn)生的反射光不能進入受光器，因此它可以很容易被檢測到，從而解決了由它表面反射而它引起的誤

15、動作問題。如圖3b:圖3b（4）輻射光檢測形式通過對被檢測物體輻射出的光進行檢測的形式。如用于鋼鐵行業(yè)的對加熱的鐵輻射出的紅外線進行檢測的光電開關。如圖4：圖4（5）限定反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構為一體，發(fā)射器與接收器形成一個角度，發(fā)射光軸與接收光軸交叉區(qū)域靈敏度最佳。如圖5：圖5（6）夾角式這種方式是把發(fā)射器與接收器構為一體，發(fā)射器與接收器形成一個角度，發(fā)射光聚焦點與接收光聚焦交叉區(qū)域檢測物體，用于精細檢測，如標記檢測等。如圖6：圖6（7）同軸檢測式（單鏡頭）這種方式是把發(fā)射器與接收器構為一體，發(fā)射光通過鍍膜的半透明鏡片45°折射后通過鏡頭聚焦發(fā)射出去，接收光線通過聚焦鏡頭

16、入射到接收器，主要用于標志檢測。目前主流的顏色傳感器、標志傳感器大多采用這樣方式。如圖7：圖7（8）光導纖維式光導纖維簡稱光纖，目前光纖式光電開關的光纖基本是兩種，一種塑料光纖，價位比較低，普通檢測使用；另一種玻璃光纖，價位比較高，一些檢測精度比較高的場合。：對射式，把光纖套入發(fā)射器，把光纖套入接收器，光纖檢測頭相對安置。如圖8a：圖8a：直接反射式，發(fā)射器與接收器構為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器），光纖頭為兩根光纖并行，直接檢測物體。如圖8b：圖8b：同軸反射，發(fā)射器與接收器構為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器）。光纖頭為兩根光纖并為一根的形式，發(fā)射光纖在中間，接受光

17、纖圍著其圓周排列。可以直接反射與鏡面反射，取決于光纖放大器的光學結(jié)構。如圖8c：圖8c2：按檢測方法的分類（1）光量法目前大多數(shù)光電開關用來檢測物體有無的均為光量方式，既光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導致受光量變化來檢測對象的有無。（2）三角測距法光量方式容易受到物體表面的光潔度、粗糙度、顏色所影響，因此在一些要求比較高的場合就需要采用距離法檢測。（3）激光測量法由激光器對被測目標發(fā)射一個光信號， 然后接受目標反射回來的光信號，通過測量光信號往返經(jīng)過的時間， 計算出目標的距離。3：按光源種類的分類光源目前采用的大多是發(fā)光二極管（LED），根據(jù)不同使用目的的區(qū)別使用。（1）白熾燈式（可見光

18、）用于需要白光的標志檢測器，由于壽命與抗震性能，現(xiàn)在使用比較少。（2）發(fā)光二極管（LED）式（可見光、近紅外光）具有調(diào)制容易、壽命長、小型、功耗小、抗震等優(yōu)點是光電開關理想的光源，可用于各種用途。（3）熒光式（可見光）主要用于需要長度的光電系統(tǒng)（圖像傳感器等）（4）紫外光式（不可見光）通過照射紫外線用于檢測發(fā)生可見光的物體（熒光整理疵點、食品中的異物等）。（5）氣體激光式（可見光）光束比較強，用于探傷系統(tǒng)、條形碼系統(tǒng)、及強光衰減大的場合，如蒸汽、煙霧、火焰等場合。（6）半導體激光式（紅光、近紅外光）具有較強的透射率和容易調(diào)制的特性，用于如蒸汽、煙霧、火焰等場合鋼鐵行業(yè)與安防。4：按光源調(diào)制種類

19、的分類（1）直流光式使發(fā)射器的光線為不變的直流光，包括白熾燈和用直流驅(qū)動的發(fā)光二極管。這種方式有線路簡單、響應速度快的特點，但是抗光干擾比較弱，目前僅在較短的距離檢測中使用。（2）調(diào)制式、脈沖調(diào)制式使發(fā)射器發(fā)的出光線為具有一定頻率的脈沖波，一般稱為調(diào)制光，采用這種方式除了可以獲得峰值很高的光脈沖功率外，還可以對接收器輸出采用具有頻率選擇的交流放大器進行放大，從而減少周圍光線和電氣噪聲的影響，這是目前國內(nèi)外使用最廣的一種方式。機械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式對光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤孔旋轉(zhuǎn)后，提取脈沖信號，如用于區(qū)域檢測和熱金屬輻射的掃描檢測等。、掃描式將多個發(fā)射器與接收器組合，通過同步信號逐一掃描，防止相互干擾。如用于

20、光幕傳感器。5：按供電種類的分類（1）直流式采用直流電壓供電的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流電壓的供電。（2）交流式采用交流電壓供電，電壓范圍為90-240V交流電，滿足110VAC與220VAC場合的供電（3）直流交流混合式直流電壓與交流電壓都可以直接接入同一個供電回路的形式，直流電壓范圍12-240V，交流電壓范圍24-240V，此形式適應性比較靈活，不需要考慮配電的問題。6：按輸出種類的分類（1）三極管NPN輸出（2）三極管PNP輸出（3）三極管NPN與PNP混合輸出（4）固態(tài)隔離無觸點輸出（5）繼電器觸點輸出（6）可控硅輸出（7）模擬電壓（8）模擬電流（9）數(shù)據(jù)信

21、號7：按結(jié)構種類的分類(1)內(nèi)藏放大器式即把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號處理電路、開關驅(qū)動電路裝配在一個殼體里，接通直流電源就可以獲取ON-OFF開關輸出，不需要專用放大器，抗噪音能力強，壽命長，電纜線可延長等優(yōu)點，是主流的一種光電開關。（2）放大器分離式這是種早期采用比較多的方式，發(fā)光、感光元件裝在探頭內(nèi)，用屏蔽線與專用放大器（光電開關主體）連接。主要是探頭可以安裝在比較狹小的空間對比較小的物體進行檢測，但是有抗噪聲能力的問題。隨著技術的發(fā)展，內(nèi)藏放大器式的光電開關的體積越來越?。贿@種形式采用相對較少，尤其是光纖傳感器的發(fā)展。（3）光纖式這種光電開關是放大器分離式與內(nèi)藏放大器式結(jié)合的產(chǎn)品，

22、通過光纖才傳輸光信號，光電開關主體上套上光纖線，另一頭光纖探頭可以對被檢測物體進行檢測，其優(yōu)點光纖探頭比較小，可以檢測比較微小的物體，光纖線傳輸?shù)闹皇枪庑盘枺圆挥每紤]放大器分離式那樣需要考慮抗噪聲能力的問題。（4）自控式這種光電開關是具有一定功能性的。把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號處理電路、開關驅(qū)動電路、電源、繼電器等都裝配在一起，接上交流或直流電源就可以工作。同時還具有其他一些功能如動作信號的延時、光電開關的信號靈敏度調(diào)節(jié)等。二、光電開關特點：1、檢測距離長：與電感式接近開關相比，可以獲得很長的檢測距離，例如：對射型開關檢測距離可達數(shù)十米，反射已從幾厘米到幾米，由于是非接觸檢測，所以不

23、損傷被測物，也不受其影響。2、檢測對象廣泛：因為是根據(jù)檢測對象的反射和透光檢測，所以不管是金屬、即使是玻璃、橡膠、木材、液體、氣體等幾乎都可以檢測。3、響應速度快：檢測介質(zhì)本身是高速的，因為幾乎不包含機械動作，因而可以獲得非常高的檢測速度。4、分辨能力高：因為光是直線傳播，且波長短，因而分辨率高，適用于微小物體和高精度位置檢測。5、容易取得規(guī)則的檢測區(qū)：采用了透鏡等光學系統(tǒng)，可以比較容易的聚光、擴散和折射，對應不同的檢測對象和不同的使用環(huán)境，可以適當?shù)倪x取具有某種檢測區(qū)域的產(chǎn)品。6、不受磁場和振動的影響：檢測開關一般較多地安裝在具有較強磁場和振動的場所，從本質(zhì)上說，光電開關受其影響很少，因而能

24、夠可靠的動作。7、利用光的特性檢測：可以做色標、形狀特征的選擇檢測。8、壽命長：由于是非接觸檢測，所以壽命長，特別是用發(fā)光二極管做為光源，控制輸出采用無接點方式，壽命就更長。但，光電開關也有下述一些缺點：9、透鏡容易受到粉塵和油污的污染，透鏡一旦弄臟，不僅使光束散亂，又擋住了一部分光，因而在惡劣環(huán)境下，必須采取切實可行的保護措施。10、周圍光線強弱對開關的影響，對于通常的照明光，目前光電開關幾乎不受影響，但是如果背景光太強以致超過數(shù)萬勒克斯，就會引起開關誤動作而造成損失。11、成本比其它檢測開關要高一些。三、光電開關應用方法1：輸入電源電壓的波動對直流輸入方式，也要注意其波動值，通?？梢栽试S&

25、#177;10%。2：配線正確地進行配線自然不用說，在有規(guī)定的情況下，使用電纜應在規(guī)定的長度以內(nèi)，在配線上大多出防噪聲方面考慮，但為安全起見，還應當注意與動力線隔離，高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會由于感應而造成（有時）光電開關的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨配線。3：響應時間根據(jù)被測物體的大小與移動速度來選擇在響應速度上有余力的光電開關，另外，關于對射式，由于光束的粗細對檢測有影響，因此要預先計算好對整個光束遮光的時間。4：靈敏度關于設定距離，在環(huán)境惡劣的情況下，使用對射式時，必須留出4倍以上的余地，使用反射式時也必須留出1.5-2倍以上的余地。5：保

26、護措施通常，對于直流供電的光電開關里都設有逆極性，交流無須要極性保護。直流供電的光電開關晶體管輸出的均有過流、短路保護。保護方式有節(jié)拍式或自鎖式，各有特點，節(jié)拍式在輸出最大電流臨界點產(chǎn)生節(jié)拍保護，使用時候負載電流需要控制在光電開關額定輸出電流內(nèi)。自鎖式過載、短路后，保護電路啟動后，無輸出，需要斷電重新加電后才恢復正常。無接點輸出極的保護，通常采用續(xù)流保護晶體管的集電極。如果有大功率的感性負載最好還是外部設置電涌吸收電路給予保護。6：抗振與沖擊若振動為0-2000次/分，復振寬度為2mm左右時，對一般光電開關沒什么影響，但是對采用白熾燈做光源需要采用不受振動的裝備結(jié)構。7：干擾光由于光電開關的光

27、源與調(diào)制的問題，因此抗干擾光的能力也是不同的；通常紅外光電開關抗環(huán)境光白熾燈光3,000Lux,太陽光10,000Lux。若強烈太陽光直接照射的，由于太陽光含有紅外波段的光線，如果采用光學濾色鏡提高抗光干擾能力是不夠的。teopto光電產(chǎn)品中有具備100,000Lux專門用于強烈環(huán)境光的產(chǎn)品。那直流光式，需要盡量避開環(huán)境光的直接照射，由于環(huán)境光的干擾，還需要對靈敏度細調(diào)后滿足實際使用的需要。在不能改變光電開關（接收器）光軸與強光源的角度時，可在光電開關上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。8：防止相互干擾對射式防止相互干擾最有效的辦法是發(fā)射器和接收器交叉設置，超過2組時還拉開組距。當然，也可選擇使

28、用不同頻率的機種。反射式需要隔開一定的間距,根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)的指向角與檢測距離來確定相鄰的間距。9：鏡面角度影響當被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應將發(fā)射器與檢測物體安裝成1020°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測物體，從而防止誤動作。10：排除背景物影響使用反射式擴散型發(fā)射器、接收器時，有時由于檢出物離背景物較近，光電開關或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關不能穩(wěn)定檢測。因此可以改用距離限定型發(fā)射器、接收器，或者采用遠離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。11：自診斷功能使用在安裝或使

29、用時，有時可能會由于臺面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會使光電開關偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時可以利用光電開關的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時對其進行調(diào)整。12：消除臺面影響發(fā)射器與接收器在貼近臺面安裝時，可能會出現(xiàn)臺面反射的部分光束照到接收器而造成工作不穩(wěn)定。對此可使發(fā)射器與接收器離開臺面一定距離并加裝遮光板。13：鏡面的維護定期清理鏡面或者反光板表面的灰塵，使光電開關的光量不受損耗，保證光電開關正常工作，擦拭鏡頭嚴禁用稀釋劑等化學物品，以免損壞塑料鏡與反光板。14：溫度

30、特性一般工作的環(huán)境溫度在-2055(未結(jié)冰)，在環(huán)境復雜的條件下檢測時需要注意，比如溫度比較高的環(huán)境下需要采取冷卻。冷卻方式有多種，風冷卻、水冷切、電致冷等；溫度比較低的環(huán)境超過產(chǎn)品額定值的，需要加熱防止檢測鏡面凍霜、結(jié)冰；這些條件的使用時，若需要技術支持請與teopto的應用工程師進行技術的咨詢，選擇合適的產(chǎn)品應用在項目上。15：光軸校準為了便于校準光軸，有效防止偏移，只要做到一下幾點就能滿足要求：設定檢測距離（靈敏度）時要大幅度留有余地。發(fā)射器與接收器的光學系統(tǒng)能擴展。裝配上井然有序，堅固耐用。對于采用微逢、遮光板的窄光軸形式的或光學上調(diào)整平行光線的以及設定距離沒有余地的，要細致調(diào)整，完成

31、校準后在機械上牢固地加以固定。16：檢測的S/N比的問題S/N比，就是信號（signal）和噪聲（noise）的比，這個問題比較容易被忽略，光電開關主要的利用光的入射與遮光差進行ON-OFF轉(zhuǎn)換的，因此在光的入射時盡可能選擇入射光量較多的角度與位置；在遮光時，需要入射光的光量趨近于零，以進行穩(wěn)定的檢測。17：其他問題下列場所，一般有可能造成光電開關的誤動作，應盡量避開：灰塵較多的場所；腐蝕性氣體較多的場所；水、油、化學品有可能直接飛濺的場所；戶外或太陽光等有強光直射而無遮光措施的場所。環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場所；振動、沖擊大，而未采取避震措施的場所。最佳答案光電耦合器原理及應用光電耦合

32、器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。如下圖1（外形有金屬圓殼封裝，塑封雙列直插等）。工作原理在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換?；?/p>

33、工作特性（以光敏三極管為例）1、共模抑制比很高在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。 2、輸出特性 光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關系，當IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應的IC基本上與VCE無關。IC與IF之間的變化成線性關系，用半導體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。其測試連線如圖2，圖中D、C、E三

34、根線分別對應B、C、E極，接在儀器插座上。 3、光電耦合器可作為線性耦合器使用。在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。光電耦合器的測試1、用萬用表判斷好壞，如圖3，斷開輸入端電源，用R×1k檔測1、2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐，3、4腳間電阻應為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組，阻值為無

35、限大，輸入端接通電源后，3、4腳的電阻很小。調(diào)節(jié)RP，3、4間腳電阻發(fā)生變化，說明該器件是好的。注：不能用R×10k檔，否則導致發(fā)射管擊穿。2、簡易測試電路，如圖（4），當接通電源后，LED不發(fā)光，按下SB，LED會發(fā)光，調(diào)節(jié)RP、LED的發(fā)光強度會發(fā)生變化，說明被測光電耦合器是好的。光電耦合器具體應用 1.組成開關電路 圖1電路中，當輸入信號ui為低電平時，晶體管V1處于截止狀態(tài)，光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當于開關“斷開”；當ui為高電平時，v1導通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當于開關“接通”該電路因Ui

36、為低電平時，開關不通，故為高電平導通狀態(tài)同理，圖2電路中，因無信號(Ui為低電平)時，開關導通，故為低電平導通狀態(tài)2組成邏輯電路 圖3電路為“與門”邏輯電路。其邏輯表達式為P=AB.圖中兩只光敏管串聯(lián)，只有當輸入邏輯電平A=1、B=1時，輸出P=1同理，還可以組成“或門”、“與非門”、“或非門”等邏輯電路 3組成隔離耦合電路 電路如圖4所示這是一個典型的交流耦合放大電路適當選取發(fā)光回路限流電阻Rl，使B4的電流傳輸比為一常數(shù)，即可保證該電路的線性放大作用。 4組成高壓穩(wěn)壓電路 電略如圖5所示驅(qū)動管需采用耐壓較高的晶體管(圖中驅(qū)動管為3DG27)。當輸出電壓增大時，V55的偏壓增加，B5中發(fā)光二

37、極管的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調(diào)整管be結(jié)偏壓降低而內(nèi)阻增大，使輸出電壓降低，而保持輸出電壓的穩(wěn)定 5.組成門廳照明燈自動控制電路 電路如圖6所示。A是四組模擬電子開關（S1S4）：S1，S2，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動功率及抗干擾能力）用于延時電路，當其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構成環(huán)境光線檢測電路。當門關閉時，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點斷開，S1，S2，S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài)。晚間主人回家打開門，磁鐵遠離KD，KD觸點閉合。此時9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電，C1兩端電壓很快上升到9V，整流電壓

38、經(jīng)S1，S2，S3和R4使B6內(nèi)發(fā)光管發(fā)光從而觸發(fā)雙向可控硅導通，VT亦導通，H點亮，實現(xiàn)自動照明控制作用。房門關閉后，磁鐵控制KD，觸點斷開，9V電源停止對C1充電，電路進入延時狀態(tài)。C1開始對R3放電，經(jīng)一段時間延遲后，C1兩端電壓逐漸下降到S1，S2，S3的開啟電壓（1.5v)以下，S1，S2，S3恢復斷開狀態(tài)，導致B6截止，VT亦截止，H熄來，實現(xiàn)延時關燈功光電開關百科名片光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接

39、收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。安防系統(tǒng)中常見的光電開關煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機械臂的運動次數(shù)。目錄概述 光電開關的分類 1. 1 按檢測方式分 2. 2 按結(jié)構分類光電開關應用領域 光電開關工作原理 光電開關的特點 光電開關主要類型 1. 綜述 2. 對射型光電開關 3. 漫反射型光電開關 4. 鏡面反射型光電開關 5. 槽式光電開關 6. 光纖式光電開關光電開關技術指標 相關比較 專用名詞說明 1. 1 檢出距離 2. 2 回差距離 3. 3 響應時間 4. 4 暗動 5. 5 亮動 6. 6 外同步輸入功能使用及注意事項 1. 避免強光源 2. 防止相互干

40、擾 3. 鏡面角度影響 4. 排除背景物影響 5. 自診斷功能使用 6. 消除臺面影響概述光電開關的分類 1. 1 按檢測方式分 2. 2 按結(jié)構分類光電開關應用領域光電開關工作原理光電開關的特點光電開關主要類型 1. 綜述 2. 對射型光電開關 3. 漫反射型光電開關 4. 鏡面反射型光電開關 5. 槽式光電開關 6. 光纖式光電開關光電開關技術指標相關比較· 專用名詞說明 1. 1 檢出距離 2. 2 回差距離 3. 3 響應時間 4. 4 暗動 5. 5 亮動 6. 6 外同步輸入功能· 使用及注意事項 1. 避免強光源 2. 防止相互干擾 3. 鏡面角度影響 4.

41、排除背景物影響 5. 自診斷功能使用 6. 消除臺面影響展開編輯本段概述光電開關是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應用。    光電開關采用集成電路技術和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、

42、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。 接觸式行程開關存在響應速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點，而晶體管接近開關的作用距離短，不能直接檢測非金屬材料。但是，新型光電開關則克服了它們的上述缺點，而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強。 目前，這種新型的光電開關已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出、沖床和剪切機以及安全防護等諸多領域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。 編輯本段光電開關的分類1

43、按檢測方式分常用光電開關的分類方法：按檢測方式可分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型。對射式檢測距離遠，可檢測半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠，適宜作遠距離檢測，也可檢測透明或半透明物體。 表1給出了光電開關的檢測分類方式及特點說明。 2 按結(jié)構分類光電開關按結(jié)構可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。 放大器分離型是將放大器與傳感器分離，并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成，由于傳感器具有超小型和多品種的特點，而放大器的功能較多。因此，該類型采用端子臺連接方式，并可交、直流電源通用。具有接通和斷開延時功能

44、，可設置亮、音動切換開關，能控制6種輸出狀態(tài)，兼    光電開關有接點和電平兩種輸出方式。 放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成，使用直流電源工作。其響應速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測狹小和高速運動的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動，并可設置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。 電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場取代接觸式行程開關，可直接用于強電控制電路。也可自行設置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈，

45、輸出備有SSR固態(tài)繼電器或繼電器常開、常閉接點，可防止相互干擾，并可緊密安裝在系統(tǒng)中。 編輯本段光電開關應用領域除了安防系統(tǒng)中常見的光電開關煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機械臂的運動次數(shù)。照明技術網(wǎng)是覆蓋面最廣，信息量最全的照明技術網(wǎng)站，主要包括led照明，智能照明，霓虹燈，光纖照明，照明設計，燈光設計，道路照明等。光電開關還在許多方面得到了應用，例如在行程控制、直徑限制    光電開關、轉(zhuǎn)速檢測、氣流量控制等方面。我們相信光電開關會做得越來越先進，它的應用也會越來越廣泛。應用舉例：從圖6可以看出光電開關的各種應用。其中，圖6（a）為光電開關用于對材料的定位剪切控制；圖6

46、（b）為用光電開關來控制液面位的上下限值，當液面位高于或低于上下極限液面位時，光電開關控制電路可使閾門打開或關閉，使液面位的高度保持在上下限之間；圖6（c）為利用物體對光的遮擋作用，檢測物體的通過個數(shù)，或物體是否存在；圖6（d）為利用光的直線傳播性，檢驗產(chǎn)品是否等高排列；圖6（e）為將光電開關用在流水生產(chǎn)線上，來檢測產(chǎn)品的個數(shù)；圖6（f）為用光電開關檢測液面位的高低。 編輯本段光電開關工作原理圖1 所示是反射式光電開關的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖

47、解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分    光電開關或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關控制信號。 光電開關一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關的工作。 編輯本段光電開關的特點MGK系列光電開關是現(xiàn)代微電子技術發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關的升級換代產(chǎn)品。與以往的光電開關相比具有自己顯著的特點：    光電開關具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時告知工

48、作狀態(tài)是否可靠； 對射式、反射式、鏡面反射式光電開關都有防止相互干擾功能，安裝方便； 對ES外同步（外診斷）控制端的進行設置可在運行前預檢光電開關是否正常工作。并可隨時接受計算機或可編程控制器的中斷或檢測指令，外診斷與自診斷的適當組合可使光電開關智能化； 響應速度快，高速光電開關的響應速度可達到0.1ms，每分鐘可進行30萬次檢測操作，能檢出高速移動的微小物體； 采用專用集成電路和先進的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； 體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡單，并具有短路保護功能。 編輯本段光電開關主要類型綜述光電開關的重要功能是能夠處理光的強度變化

49、：利用光學元件，在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化；利用光束來反射物體；使光束發(fā)射經(jīng)過長距離后瞬間返回。光電開關是由發(fā)射器、接收器    光電開關和檢測電路三部分組成。發(fā)射器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于發(fā)光二極管（LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強度在發(fā)射中經(jīng)過多次選擇，朝著目標不間接地運行。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。光電式接近開關廣泛應用于自動計數(shù)、安全保護、自動報警和限位控制等方面。分類：光電開關可分為對射型；漫反射

50、型；鏡面反射型；槽式光電開關；光纖式光電開關。 對射型光電開關由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會產(chǎn)生一個開關信號變化，典型的方式是位于同一軸線上的光電開關可以相互分開達50米。 特征：辨別不透明的反光物體；有效距離大，因為光束跨越感應距離的時間僅一次；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中；裝置的消耗高，兩個單元都必須敷設電纜。 漫反射型光電開關是當開關發(fā)射光束時，目標產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構成單個的標準部件，當    光電開關有足夠的組合光返回接收器時，開關狀態(tài)發(fā)生變化，作用距離的典型值一直到3米。特征：有效作用距離是

51、由目標的反射能力決定，由目標表面性質(zhì)和和顏色決定；較小的裝配開支，當開關由單個元件組成時，通常是可以達到粗定位；采用背景抑制功能調(diào)節(jié)測量距離；對目標上的灰塵敏感和對目標變化了的反射性能敏感。 鏡面反射型光電開關由發(fā)射器和接收器構成的情況是一種標準配置，從發(fā)射器發(fā)出的光束在對面的反射鏡被反射，即返回接收器，當光束被中斷時會產(chǎn)生一個開關信號的變化。光的通過時間是兩倍的信號持續(xù)時間，有效作用距離從0.1米至20米。特征：辨別不透明的物體；借助反射鏡部件，形成高的有效距離范圍；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中。 槽式光電開關槽式光電開關通常是標準的U字型結(jié)構，其發(fā)射器和接收器分別

52、位于U型槽的兩邊，并形成    光電開關一光軸，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產(chǎn)生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。 光纖式光電開關光纖式光電開關采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，以實現(xiàn)被檢測物體不在相近區(qū)域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。 編輯本段光電開關技術指標塑料或金屬外殼，有圓柱形、方形、叉型、玻璃或塑料光纖等直射系統(tǒng)檢測距離長，最大100m，檢測不透明物體準確、可靠，抗惡劣條件好（灰塵、散射光導）反射系統(tǒng)檢測距離中等，最大15m，易于安裝，檢測不透明物體或非反射性透明物體；極性反射

53、系統(tǒng)可以檢測反射物體漫射系統(tǒng)檢測距    光電開關離短，最大2m，取決于物體的反射系數(shù)，安裝及設置簡單，可檢測透明、反射或半透明的物體，需要潔凈的環(huán)境帶背景抑制功能的漫射系統(tǒng)對背景物體不敏感，檢測距離與物體的顏色無關繼電器或固態(tài)輸出兩種方式，還有模擬量（420mA）輸出的專用系列產(chǎn)品可選擇的功能：時間延遲、分離放大器、靈敏度調(diào)節(jié)等三種接線方式：螺絲端子、插接件、電纜引線，最高防護等級為IP67Design18市場上最廣泛使用的標準，第一代Ø18且具備背景抑制功能。 編輯本段相關比較光控開關與光電開關的區(qū)別 1、首先可以確定光控開關不屬于光電開關。 2、光電開關是通

54、過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。 它是利用被檢測物體對紅外光束（區(qū)分點）的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關可分為： （1）.漫反射式光電開關 （2）.鏡反射式光電開關 （3）.對射式光電開關    光電開關工作原理（4）.槽式光電開關 （5）.光纖式光電開關3、光控開關，它的“開”和“關”是靠可控硅的導通和阻斷來實現(xiàn)的，而可控硅的導通和阻斷又是受自然光（區(qū)分點）的亮度（或人為亮度）的大小所控

55、制的。該裝置適合作為街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。 4、光電開關應用的環(huán)境是影響其長期工作可靠性的重要條件。當光電開關工作于最大檢測距離狀態(tài)時，由于光學透鏡會被環(huán)境中的污物粘住，甚至會被一些強酸性物質(zhì)腐蝕，以至降低使用參數(shù)特性。但光控開關不受“檢測距離”這一指標的影響。 光電開關和光電繼電器的區(qū)別 光電開關是由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關控制信號。 光電開關一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關的工作。 光電繼電器的工作原理和特性。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。    光電開關工作原理