光電開關(guān)原理及應(yīng)用三線光電開關(guān)工作原理

1、光電開關(guān)原理及應(yīng)用 三線光電開關(guān)工作原理光電開關(guān)原理及應(yīng)用 鄧重一摘 要： 介紹了光電開關(guān)的原理、術(shù)語、種類和使用注意事項； 并通過一些實例說明了光電開關(guān)的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 傳感器；光電開 關(guān)；原理；應(yīng)用：TP212.14 ： A一、前言光電開關(guān)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(guān)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(yīng)用。二、光電開關(guān)介紹1 、工作原理光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)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

2、，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出， _ 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(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。圖2是德國SICK公司的部分光電開關(guān)外型圖。2 、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋1）、分類 漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和 于一體的傳感器, 當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時， 物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線 反射到于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)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(guān)是首選的檢測模式。 鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與 _于一體，光電開關(guān)發(fā)射 器發(fā)

3、出的光線經(jīng)過反射鏡反射回 ，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷 光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。 對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入當(dāng)被檢測物體經(jīng)過 發(fā)射器和 _ 之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢 測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。 槽式光電開關(guān)：它通常采用標準的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和_ 分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且 阻斷光軸時， 光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。 槽式光電開關(guān)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(guān)：它采用塑

4、料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)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(shù)語解釋常見的術(shù)語示意圖如圖 4 所示。 檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當(dāng)開關(guān)動作時測得的 基準位置（光電開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關(guān)動作距離的標稱值。 回差距離：動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。 響應(yīng)頻率： 在規(guī)定的 1s 的時間間隔內(nèi)， 允許光電開關(guān)動作循環(huán) 的次數(shù)。 輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時，常開型的光電開關(guān)所接通的負載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作， 當(dāng) 檢測到物體時，晶體管導(dǎo)通

5、，負載得電工作。 檢測方式：根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被 折回到 _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、NPh三線、NPN四線、PNP二線、PNP 三線、PNP四線、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(guān)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(guān)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(guān)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

6、度 , 而且，被檢測物體的表面必須垂 直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。常用的反射率如表 1 所示。表 1 常用材料的反射率 環(huán)境特性：光電開關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦會影響其長期可靠性。當(dāng)光 電開關(guān)工作于最大檢測距離狀態(tài)時， 由于光學(xué)透鏡會被環(huán)境中的污物 粘住，甚至?xí)灰恍娝嵝晕镔|(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(guān)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，所采用的標準檢測體為平面的白 色畫紙。 紅外線光電開關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則 上應(yīng)回避將傳感器光軸正對太陽光等強光源。 對射式光電開關(guān)最小可檢測寬度

7、為該種光電開關(guān)透鏡寬度的 80%。 當(dāng)使用感性負載 （如燈、電動機等） 時，其瞬態(tài)沖擊電流較大， 可能劣化或損壞二線的光電開關(guān)， 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(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué) 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(guān)在靈敏度的選擇上增加了 50%，以適 應(yīng)在長期使用中延長光電開關(guān)維護周期的要求。 產(chǎn)品均為SMDT藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴格的合格后才出廠，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(yīng)用舉例從圖6可以看出光電開關(guān)的各種應(yīng)用。其中，圖 6 (a)為光電開 關(guān)用于對材料的定位剪切控制；圖 6 (b)為用光電開關(guān)來控制液面 位的上下限值， 當(dāng)液面位高于或低于上下極限液面位時， 光電開關(guān)控 制電路可使閾門打開或關(guān)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)品是否等咼排列； 圖6 (e)為將光電開關(guān)用在流水生產(chǎn)線上，來檢測產(chǎn)品的