光電傳感器工作原理(2)

1、光電傳感器工作原理光電傳感器工作原理電子電路電子電路200805312008053122:2722:27閱讀閱讀60046004評論評論3字號：字號：大中小本文來源網(wǎng)絡(luò)本文來源網(wǎng)絡(luò)光電傳感器工作原理光電傳感器工作原理光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成它們分為：發(fā)送器、接收器和檢

2、測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和

3、光圈等。在其后面是檢光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在反射材料組成

4、，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸與光軸0到2525的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。分類和工作方式⑴槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和還是從這根反射線返回。分類和工作方式⑴槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光

5、電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí)，光可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。⑵

6、對射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大厘米。⑵對射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物

7、通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。⑶反光板型光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。⑶反光板型光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式板反射式(或反射鏡反射式或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)

8、光器發(fā)出的光被反光板光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開以忽略其他的無線電波信號以忽略其他的無線電波信號.經(jīng)過調(diào)制的經(jīng)過調(diào)制的LEDLED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器其接收器就相當(dāng)于收音機(jī)其接收器就相當(dāng)于收音機(jī).人們常常有一個(gè)誤解人們常常有一個(gè)誤解:認(rèn)為由于紅外光認(rèn)為

9、由于紅外光LEDLED發(fā)出的紅外光是看不到的發(fā)出的紅外光是看不到的那么紅外那么紅外光的能量肯定會(huì)很強(qiáng)光的能量肯定會(huì)很強(qiáng).經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與LEDLED光波的波長無光波的波長無太大關(guān)系太大關(guān)系.一個(gè)一個(gè)LEDLED發(fā)出的光能很少發(fā)出的光能很少經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高.一個(gè)未經(jīng)調(diào)一個(gè)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機(jī)械屏蔽手段制的傳感器只有通過使用長焦距鏡

10、頭的機(jī)械屏蔽手段使接收器只能接收到發(fā)射使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光器發(fā)出的光才能使其能量變得很高才能使其能量變得很高.相比之下相比之下經(jīng)過調(diào)制的接收器能忽略周圍的經(jīng)過調(diào)制的接收器能忽略周圍的光只對自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng)只對自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng).未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射如剛出爐的紅熱瓶子如剛出爐的紅熱瓶子在這種應(yīng)用場合如果使用其它

11、的傳感器在這種應(yīng)用場合如果使用其它的傳感器可能會(huì)有誤動(dòng)作可能會(huì)有誤動(dòng)作.如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話如果一個(gè)金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話那么它就可以被周圍光源接收那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到器可靠檢測到.周圍光源接收器也可以用來檢測室外光周圍光源接收器也可以用來檢測室外光.但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時(shí)

12、就會(huì)有問題就會(huì)有問題.例如例如未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器當(dāng)把它直接指向陽光時(shí)當(dāng)把它直接指向陽光時(shí)它能正常它能正常動(dòng)作動(dòng)作.我們每個(gè)人都知道我們每個(gè)人都知道用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時(shí)用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時(shí)很容易就會(huì)把紙點(diǎn)燃容易就會(huì)把紙點(diǎn)燃.設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭將紙?zhí)鎿Q成光電三極管將紙?zhí)鎿Q成光電三極管這樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光

13、時(shí)它就不能工作了樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時(shí)它就不能工作了這是周這是周圍光源使其飽和了圍光源使其飽和了.調(diào)制的調(diào)制的LEDLED改進(jìn)了光電傳感器的設(shè)計(jì)改進(jìn)了光電傳感器的設(shè)計(jì)增大了檢測距離增大了檢測距離擴(kuò)展了光束的角度擴(kuò)展了光束的角度人們?nèi)藗冎饾u接受了這種可靠易于對準(zhǔn)的光束逐漸接受了這種可靠易于對準(zhǔn)的光束.到19801980年非調(diào)制的光電傳感器逐步就退非調(diào)制的光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺出了歷史舞臺.紅外光紅外光LE

14、DLED是效率最高的光束是效率最高的光束同時(shí)也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束同時(shí)也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束.但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色(如色標(biāo)檢測如色標(biāo)檢測))這就需要用可見光源這就需要用可見光源.在早期在早期色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源使用光電池接收器使用光電池接收器直到后來發(fā)明了高效直到后來發(fā)明了高效的可見光的可見光LED.LED.現(xiàn)在現(xiàn)在多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使

15、用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LEDLED發(fā)射器發(fā)射器.經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測距離經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測距離這是因?yàn)檫@是因?yàn)闄z測距離是一個(gè)非常重要的參數(shù)檢測距離是一個(gè)非常重要的參數(shù).未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動(dòng)未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動(dòng)作非?？斓奈矬w作非?？斓奈矬w這些場合要求的響應(yīng)速度都非常快這些場合要求的響應(yīng)速度都

16、非?？?但是但是現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非常快的響應(yīng)速度器也可以提供非?？斓捻憫?yīng)速度能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用.安裝空間非常有限或使用環(huán)境非常惡劣的情況下安裝空間非常有限或使用環(huán)境非常惡劣的情況下我們可以考慮使用光纖我們可以考慮使用光纖.光纖光纖與傳感器配套使用與傳感器配套使用是無源元件是無源元件另外另外光纖不受任何電磁信號的干擾光纖不受任何電磁信號的干擾并且能使并且能使傳感器的電子元件與其他電

17、的干擾相隔離傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離.光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯光芯外面包一層金屬外皮光芯外面包一層金屬外皮.這層金屬外皮的密這層金屬外皮的密度比光芯要低度比光芯要低因而折射率低因而折射率低.光束照在這兩種材料的邊界處光束照在這兩種材料的邊界處(入射角在一定范圍入射角在一定范圍內(nèi)))被全部反射回來被全部反射回來.根據(jù)光學(xué)原理根據(jù)光學(xué)原理所有光束都可以由光纖來傳輸所有光束都可以由光纖來傳輸.兩條入

18、射光束兩條入射光束(入射角在接受角以內(nèi)入射角在接受角以內(nèi))沿光纖長度方向經(jīng)多次反射后沿光纖長度方向經(jīng)多次反射后從另一端射從另一端射出.另一條入射角超出接受角范圍的入射光另一條入射角超出接受角范圍的入射光損失在金屬外皮內(nèi)損失在金屬外皮內(nèi).這個(gè)接受角比兩這個(gè)接受角比兩倍的最大入射角略大倍的最大入射角略大這是因?yàn)楣饫w在從空氣射入密度較大的光纖材料中時(shí)會(huì)有這是因?yàn)楣饫w在從空氣射入密度較大的光纖材料中時(shí)會(huì)有輕微的折射輕微的折射.光在光纖內(nèi)部的傳輸

19、不受光纖是否彎曲的影響光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響(彎曲半徑要大于最彎曲半徑要大于最小彎曲半徑小彎曲半徑).).大多數(shù)光纖是可彎曲的大多數(shù)光纖是可彎曲的很容易安裝在狹小的空間很容易安裝在狹小的空間.玻璃光纖由一束非常細(xì)玻璃光纖由一束非常細(xì)(直徑約直徑約50μm)50μm)的玻璃纖維絲組成的玻璃纖維絲組成.典型的光纜由幾百根典型的光纜由幾百根單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成光纜外部有一層護(hù)套保護(hù)光纜外部