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光電傳感器
來源:作者:日期:2015-01-14 16:33:36點(diǎn)擊:7718次

光電傳感器是一種小型電子設(shè)備,它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器.光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備,發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。

目錄

  • 光電傳感器的構(gòu)成
    • 光電傳感器工作原理
      • 光電傳感器專業(yè)術(shù)語
        • 光電傳感器分類和工作方式
          • 光電傳感器的電磁兼容設(shè)計

光電傳感器的構(gòu)成

光電開關(guān)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,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(LED)和激光二極管。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或光電三極管組成。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,光電傳感器的結(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)牢固的反射裝置。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。它可以在與光軸0到25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。

光纖(又稱光導(dǎo)纖維LWL),它擴(kuò)大了光電傳感器的使用范圍,形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用,檢測微小的物體。它在非常高的外界溫度中,在結(jié)構(gòu)受限制的環(huán)境里,都可以獲得滿意的答案。

光電傳感器工作原理

光敏二極管是最常見的光傳感器。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣,只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口,以便于光線射入,為增加受光面積,PN結(jié)的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,并與負(fù)載電阻相串聯(lián),當(dāng)無光照時,它與普通二極管一樣,反向電流很?。ǎ鸡藺),稱為光敏二極管的暗電流;當(dāng)有光照時,載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱為光電載流子。在外電場的作用下,光電載流子參于導(dǎo)電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比,于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號。

光電傳感器光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個極——發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開窗口,以便光線射入。為增大光照,基區(qū)面積做得很大,發(fā)射區(qū)較小,入射光主要被基區(qū)吸收。工作時集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo(很?。?,比一般三極管的穿透電流還??;當(dāng)有光照時,激發(fā)大量的電子-空穴對,使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流過管子的電流稱為光電流,集電極電流Ic=(1+β)Ib,可見光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。

光電傳感器專業(yè)術(shù)語

參考軸

發(fā)送器和接收器(對射型光電傳感器),或者發(fā)送器和目標(biāo)/反射板(反射型,反射板型光電傳感器)之間構(gòu)成的相對的理想軸線。在對射型光電傳感器的情況下,參考軸就是透鏡的光軸。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下,參考軸就是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。

反射板盲區(qū)

光束在反射的過程中,有一段區(qū)域是不能識別反射板的區(qū)域,這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)。

暗通(D.on)

是指當(dāng)接收裝置無光束射入時光電傳感器的開關(guān)接通;當(dāng)反射型光電傳感器接收反射光束,如果無物體出現(xiàn),則開關(guān)接通,而當(dāng)有物體出現(xiàn)在光束射線的中間時,開關(guān)就斷開。

亮動(L.on)

是指當(dāng)光學(xué)接收器受到光照的時候,傳感器的輸出接通。對射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時候,輸出接通;反射型光電傳感器,是在目標(biāo)足夠接近的時候,輸出接通。

盲區(qū)

是指反射型光電傳感器不能識別目標(biāo)的范圍!

光電傳感器分類和工作方式

1. 槽形光電開關(guān)

把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。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,光被遮擋,光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號,切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。

2. 對射式光電開光

若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為以射分離式光電開光,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),檢測物通過時阻擋光路,收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。

3. 反光板反射式光電開關(guān)

把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(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板反射式(或反射鏡反射式)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,光電開關(guān)就動作,輸出一個開關(guān)控制信號。

4. 擴(kuò)散反射式光電開關(guān)

它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的;當(dāng)檢測物通過時擋住了光,并把光部分反射回來,收光器就收到光信號,輸出一個開關(guān)控制信號。

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5. 光纖式光電開關(guān)

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