傳感器原理與應(yīng)用第八章8-3

8.6光電傳感器的應(yīng)用舉例由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。1光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。下圖表明了四種形式的工作方式。23例1：直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器它由開孔圓盤、光源、光敏元件及縫隙板等組成。開孔圓盤的輸入軸與被測(cè)軸相連接，光源發(fā)出的光通過開孔圓盤和縫隙板照射到光敏元件上，光敏元件將其轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸出。通過測(cè)量光敏元件輸出的脈沖頻率，得被測(cè)轉(zhuǎn)速

n=f/Nn—轉(zhuǎn)速；f—脈沖頻率；N—圓盤孔數(shù)。45測(cè)速也可以采用反射式：只要用白紙畫上黑道的圓紙貼在旋轉(zhuǎn)體上即可。其測(cè)量電路與透射式相同6例2：光電液位檢測(cè)在液體未升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時(shí)，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線不會(huì)被光電三極管接收；當(dāng)液位上升到發(fā)光二極管及光電三極管平面時(shí)，出于液體的折射，光電三極管接收到紅外信號(hào)由此獲得液位信號(hào)。7例3：感煙傳感器(火災(zāi)報(bào)警器的一部分)由紅外發(fā)光二極管及光電三極管組成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在無煙時(shí)，光電三極管接收不到紅外線；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧粒子進(jìn)入感煙傳感器時(shí)，由于紅外線受煙霧粒于折射作用，光電三極管接收到紅外線，給出煙霧報(bào)警信號(hào)。8例4：光電開關(guān)的應(yīng)用下圖為檢測(cè)生產(chǎn)流水線上瓶蓋及商標(biāo)的實(shí)例。除記數(shù)外，還可進(jìn)行位置檢測(cè)(如裝配體有沒有到位)、質(zhì)量檢查(如瓶蓋是否壓上，標(biāo)簽是否漏貼等)。9下圖為為自動(dòng)切斷控制的實(shí)例?？梢愿鶕?jù)被測(cè)物的特定標(biāo)記進(jìn)行自動(dòng)控制(如根據(jù)特定的標(biāo)記檢測(cè)后進(jìn)行自動(dòng)切斷、封口等)。光電開關(guān)主要用于自動(dòng)包裝機(jī)、自動(dòng)灌裝機(jī)、自動(dòng)封裝機(jī)、自動(dòng)或半自動(dòng)裝配流水線等自動(dòng)化機(jī)械裝置。10例5：防盜報(bào)警電路將光電斷路器安裝于抽屜的背后，并設(shè)一電源開關(guān)于隱蔽的地方，當(dāng)需要防盜時(shí)將開關(guān)合上。平時(shí)由于擋板插入槽口，光電三極管僅有暗電流，BG不導(dǎo)通，繼電器J不吸合。當(dāng)小偷撬開抽屜時(shí)，一拉開抽屜則擋板離開槽口，光電三極管的光電流使R2上產(chǎn)生接近電源的電壓，BG導(dǎo)通，繼電器吸合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。11這種裝置同樣可以安裝在門窗上起防盜報(bào)警作用。12例6：自動(dòng)照明燈D1為觸發(fā)二極管，觸發(fā)電壓約30v左右。在白天時(shí)，光敏電阻的阻值低，其分壓低于30v(A點(diǎn))，觸發(fā)二極管截止，雙向可控硅無觸發(fā)電流，T1、T2之間呈斷開狀態(tài)；天暗后，光敏電阻阻值增加，A點(diǎn)電壓大于30v，觸發(fā)二極管導(dǎo)通，雙向可控硅呈導(dǎo)通狀態(tài)，電燈亮。

R1

、C1為保護(hù)雙向可控硅的吸收電路。13正常強(qiáng)度光照在光敏電阻上，因阻值較小，端壓小于0.5V，電路中三極管截止，即流過三極管T和小白熾燈泡的電流趨于零，燈暗，當(dāng)光照逐漸變暗，光敏電阻阻值變大，三極管逐漸導(dǎo)通，流過三極管和燈的電流逐漸變大，燈D逐漸變亮。入射光敏電阻的照度為零時(shí)，燈最亮。二極管D的作用是保護(hù)三極管，防止大反向電壓加在三極管的be兩極。14

例7：路障燈、航標(biāo)指示燈電路白天光敏電阻阻值低，BGl截止，BG2也截止，雙向可控硅處于斷的狀態(tài)，當(dāng)天黑時(shí)，光敏電阻阻值增加，BGl與BG2

相繼導(dǎo)通，雙向可控硅有觸發(fā)電流而處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈亮。15例8：路燈自動(dòng)控制器

220VCJD-10路燈8V

C1200u

C2200u

R1470k

R2200kR310kR457k

R54.3kR625k

R710k

R8280k

J

C3100u

BG1BG2

BG3

BG42CR天黑：BG1導(dǎo)通，J動(dòng)作，路燈亮；天亮：光電池電動(dòng)勢(shì)，BG1截止J釋放，路燈滅。16例9：太陽(yáng)能電池電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制器太陽(yáng)電池方陣直流負(fù)載逆變器交流負(fù)載發(fā)電裝置：?jiǎn)误w太陽(yáng)能電池——太陽(yáng)電池組件——陣列調(diào)節(jié)控制器：充放電自動(dòng)控制阻塞二極管：避免蓄電池對(duì)太陽(yáng)電池放電17例10：光電管在電影放映機(jī)上的應(yīng)用

影片聲音重放過程錄制：聲音-機(jī)械振動(dòng)-通過光束寬度變換-記錄在電影膠片上-寬度不同的影像聲跡重放：光-聲跡-光電管聲跡寬度起伏變化-光線強(qiáng)弱變化-光電流變化18例11：注油液位控制裝置19例12：測(cè)量心率脈搏跳動(dòng)-生物組織血液量變化-傳輸光的性能變化變化速率-心率手指光反射強(qiáng)度變化的測(cè)量20例13：條形碼掃描筆21例14：紅外線警戒報(bào)警器電源光源濾光片紅外線凸透鏡紅外接收器報(bào)警系統(tǒng)聲光報(bào)警VD12CURP110kVT13AX31R251kR1R310kVT2VD22CP10K2KS9VK1+V有人遮擋：報(bào)警22例15：大米分選機(jī)大米及雜質(zhì)在光照下，發(fā)出不同光信號(hào)23例16：可逆計(jì)數(shù)器運(yùn)動(dòng)方向出入場(chǎng)人數(shù)統(tǒng)計(jì)24可逆計(jì)數(shù)器——電路原理圖25邏輯關(guān)系各點(diǎn)波形26例17：吸收式煙塵濁度檢測(cè)儀白熾平行光源光檢測(cè)放大顯示報(bào)警器刻度校正27例18：工件表面粗糙度及尺寸測(cè)量28門窗防盜控制自動(dòng)扶梯自動(dòng)啟停其他應(yīng)用——對(duì)射式光電開關(guān)汽車通過檢測(cè)汽車噴涂控制29鑒別不同高度物體高度判別缺件剔除料位控制對(duì)射式光電開關(guān)30圍墻監(jiān)護(hù)警戒遠(yuǎn)距對(duì)射式光電開關(guān)庫(kù)房衛(wèi)士安全警戒31擴(kuò)散反射式光電開關(guān)料位控制煙霧報(bào)警帶材對(duì)中控制缺料檢測(cè)32斜度檢測(cè)擴(kuò)散反射式光電開關(guān)裂縫檢測(cè)鏡面反射式光電開關(guān)透明玻璃瓶檢測(cè)長(zhǎng)度控制33限距式光電開關(guān)產(chǎn)品計(jì)數(shù)液位檢測(cè)氣流量監(jiān)測(cè)檢測(cè)有無蓋34限距式光電開關(guān)料徑控制行程控制轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)超速或滯速判別35槽型光電開關(guān)起重機(jī)位置控制定長(zhǎng)剪切脈沖發(fā)生器36光電開關(guān)式標(biāo)志傳感器透明薄膜上標(biāo)志檢測(cè)電度表轉(zhuǎn)速檢測(cè)儀表指針位置檢測(cè)標(biāo)志檢測(cè)37光幕傳感器自動(dòng)裝配機(jī)的侵入檢測(cè)機(jī)器人工作區(qū)安全檢測(cè)車庫(kù)門車輛通過檢測(cè)上料機(jī)和卸料機(jī)的侵入檢測(cè)38貼片機(jī)的侵入檢測(cè)光幕傳感器39固態(tài)圖象傳感器的應(yīng)用:用CCD線陣型攝象機(jī)作流水線零件尺寸在線檢測(cè)。圖3.117CCD線陣攝象機(jī)作二維零件尺寸在線檢測(cè)40采用攝像機(jī)利用三角法測(cè)量物體位置。圖3.118三角法原理測(cè)量物體位移及輪廓41用三角法測(cè)量工件輪廓。圖3.119三角