傳感器技術(shù)應(yīng)用-認(rèn)識光電傳感器

項目五光電傳感器任務(wù)一認(rèn)識光電傳感器目錄CONTENTS任務(wù)描述任務(wù)實施32知識儲備1任務(wù)總結(jié)4任務(wù)描述01PartOne一、任務(wù)描述認(rèn)識光電傳感器的概念、分類和特點等基本知識。搜集、歸納整理光電傳感器知識，繪制成思維導(dǎo)圖。知識儲備02PartOne二、知識儲備（一）光電傳感器光電傳感器是一種利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號（電壓、電流、電荷、電阻等）的裝置。它可用來檢測直接引起光量變化的非電量，也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件。二、知識儲備（一）光電傳感器常見的光電傳感器有光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電耦合器、顏色傳感器、紅外光傳感器、紫外線傳感器、光纖傳感器和CCD圖像傳感器。二、知識儲備（二）光電傳感器工作原理光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。

光電傳感器把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號。它是通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。二、知識儲備（二）光電傳感器工作原理

光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)射器、接收器和檢測電路。發(fā)射器對準(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)、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)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。二、知識儲備（三）光電傳感器常見檢測方式光電傳感器將可見光線及紅外線等的“光”通過發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射，并通過接收器檢測由檢測物體反射的光或被遮擋的光量變化，從而輸出信號。1.反射型光電傳感器

將發(fā)光元件和光接收元件內(nèi)置于1個傳感器中，由發(fā)射器的發(fā)光元件進(jìn)行發(fā)光，并通過接收器的光接收元件進(jìn)行接收。接收器接收到反射回來的光，從而輸出信號，即檢測到物體。圖5-1-2發(fā)射型光電傳感器檢測方式示意圖二、知識儲備（三）光電傳感器常見檢測方式2.對射型光電傳感器發(fā)射器和接收器處于分離狀態(tài)。如果在發(fā)射器和接收器之間放入檢測物體，則發(fā)射器的光會被遮擋。接收器接收不到光或光量微弱，從而輸出信號，即檢測到物體。圖5-1-3對射型光電傳感器檢測方式示意圖二、知識儲備（四）光電傳感器分類1.按外殼形狀分類：圓柱型，方型。光電傳感器的外殼是根據(jù)客戶的安裝環(huán)境來選擇圓型或方型。二、知識儲備（四）光電傳感器分類2.按檢測方式分類：對射式、鏡反射式、漫反射式。對射式光電傳感器的發(fā)射器和接收器是分離的，因此它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)射器和接收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，接收器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。二、知識儲備（四）光電傳感器分類2.按檢測方式分類：對射式、鏡反射式、漫反射式。鏡反射式光電傳感器的發(fā)射器和接收器裝在同一個裝置內(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。正常情況下，發(fā)射器發(fā)出的光被反光板反射回來被接收器收到；一旦光路被檢測物擋住，接收器收不到光時就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。鏡反射式光電傳感器的檢測距離比對射傳感器的檢測距離稍微短一些，但是安裝卻比對射光傳感器方便很多，可以在窄小的空間安裝，只要配合安裝反光鏡即可。二、知識儲備（四）光電傳感器分類2.按檢測方式分類：對射式、鏡反射式、漫反射式。漫反射式光電傳感器的發(fā)射器和接收器裝在同一個裝置內(nèi)，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)射器發(fā)出的光，接收器是收不到的。當(dāng)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，接收器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。漫反射式光電傳感器的檢測距離不如對射式、鏡反射式光電傳感器，但是漫反射光電傳感器的安裝方式、安裝位置要更方便。二、知識儲備（四）光電傳感器分類3.按光源分類：可見紅光、不可見紅外光、激光。光電傳感器的光源是根據(jù)客戶的要求和檢測物體、檢測環(huán)境而選擇，可見光紅光和不可見紅光會隨著距離的遠(yuǎn)近而改變光斑的大小，但是激光卻不會，激光不會因為距離而改變光斑的大小，激光適合檢測小物體或微型物體的有無、計數(shù)、定位等應(yīng)用。二、知識儲備（四）光電傳感器分類4.按工作原理分類：光電效應(yīng)傳感器、紅外熱釋電探測器、固態(tài)圖像傳感器、光纖傳感器。光電效應(yīng)傳感器是基于光電效應(yīng)的傳感器。光電效應(yīng)指光照射于某些物體，物質(zhì)電子吸收光子能量，發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)現(xiàn)象。它在受到可見光照射后即產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出。它除能測量光強之外，還能利用光線的透射、遮擋、反射、干涉等測量多種物理量，如尺寸、位移、速度、溫度等。二、知識儲備（四）光電傳感器分類4.按工作原理分類：光電效應(yīng)傳感器、紅外熱釋電探測器、固態(tài)圖像傳感器、光纖傳感器。紅外熱釋電探測器是能對外界紅外光輻射產(chǎn)生響應(yīng)的光電傳感器。固態(tài)圖像傳感器是利用光敏元件的光電轉(zhuǎn)換功能將投射到光敏單元上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號“圖像”，即將光強的空間分布轉(zhuǎn)換為與光強成比例的電荷包空間分布，然后利用移位寄存器功能將這些電荷包在時鐘脈沖控制實現(xiàn)讀取與輸出，形成一系列幅值不等的時鐘脈沖序列，完成光圖像的電轉(zhuǎn)換。二、知識儲備（四）光電傳感器分類4.按工作原理分類：光電效應(yīng)傳感器、紅外熱釋電探測器、固態(tài)圖像傳感器、光纖傳感器。光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。光纖傳感器可用于位移、震動、轉(zhuǎn)動、壓力、彎曲、應(yīng)變等的測量。二、知識儲備（五）光電傳感器的圖形符號及接線方式傳感器分為兩大類：PNP型和NPN型。PNP型和NPN型傳感器一般有三條線，即電源正極線（棕色導(dǎo)線）、電源負(fù)極線（藍(lán)色導(dǎo)線)、OUT信號輸出線（黑色導(dǎo)線）。圖5-1-4光電傳感器圖形符號圖5-1-5GTE6-N1212漫反射型光電傳感器接線方式示意圖二、知識儲備（六）光電傳感器特點1.檢測距離長。2.檢測對象廣泛。3.響應(yīng)速度快。4.分辨率高。5.可實現(xiàn)非接觸的檢測，壽命長。6.光電傳感器的環(huán)境適應(yīng)性差，不在密封環(huán)境下用很容易被油污/粉塵污染失效。二、知識儲備（七）光電傳感器使用注意事項1.使用中，光電傳感器的前端面與被檢測的工件或物體表面必須保持平行，這樣光電傳感器的轉(zhuǎn)換效率最高。2.光電傳感器必須安裝在沒有強光直接照射處，因強光中的紅外光將影響接收管的正常工作。3.要考慮周圍環(huán)境反射的影響。4.在灰塵較多的場合，在現(xiàn)場實際要求上，光電傳感器靈敏度的選擇要增加50%，以適應(yīng)在長期使用中延長光電傳感器維護(hù)周期的要求。二、知識儲備（八）光電傳感器的用途由于光電傳感器具有信號響應(yīng)速度快、非接觸測量、性能可靠、探測精度和分辨率高等特點，且體積小、重量輕、能耗低，目前廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如航空航天、通信、智能產(chǎn)品、工業(yè)自動化控制、物流等。二、知識儲備