光電開(kāi)關(guān)工作原理與應(yīng)用

光電開(kāi)關(guān)工作原理與應(yīng)用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(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸進(jìn)回路是電隔離的（即電緣盡），所以它可以在很多場(chǎng)合應(yīng)用。 

二、光電開(kāi)關(guān)介紹 
  1、工作原理 
  光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線(xiàn)的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸進(jìn)電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。工作原理如圖1所示。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線(xiàn)光波型。圖2是公司的部分光電開(kāi)關(guān)外型圖。 
  2、光電開(kāi)關(guān)的分類(lèi)及術(shù)語(yǔ)解釋 
  （1）、分類(lèi) 
  ①漫反射式光電開(kāi)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(cè)物體經(jīng)過(guò)期，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線(xiàn)反射到，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是的檢測(cè)模式。
  ②鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射鏡反射回，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且*阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。 
  
  
  ③對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和，發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)直接進(jìn)進(jìn)，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和之間且阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是可*的檢測(cè)裝置。 
  ④槽式光電開(kāi)關(guān)：它通常采用的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(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽式光電開(kāi)關(guān)比較檢測(cè)速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用可*。 
  ⑤光纖式光電開(kāi)關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線(xiàn)，可以對(duì)間隔遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 
  它們的工作光線(xiàn)示意圖如圖3所示。 
  
   
  （2）術(shù)語(yǔ)解釋 
  常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)示意圖如圖4所示。 
  ①檢測(cè)間隔：是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置（光電開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測(cè)面的空間間隔。額定動(dòng)作間隔指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作間隔的標(biāo)稱(chēng)值。 
  ②回差間隔：動(dòng)作間隔與復(fù)位間隔之間的盡。 
  ③響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi)，答應(yīng)光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。 
  ④輸出狀態(tài)：分常開(kāi)和常閉。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 
  ⑤檢測(cè)方式：根據(jù)光電開(kāi)關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線(xiàn)被折回到的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。 
  ⑥輸出形式：分NPN二線(xiàn)、NPN三線(xiàn)、NPN四線(xiàn)、PNP二線(xiàn)、PNP三線(xiàn)、PNP四線(xiàn)、AC二線(xiàn)、AC五線(xiàn)（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開(kāi)/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。 
  ⑦指向角：見(jiàn)光電開(kāi)關(guān)的指向角示意圖,即如圖4的下部三個(gè)小圖所示。 
  ⑧表面反射率：漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光線(xiàn)需要經(jīng)檢測(cè)物表面才能反射回漫反射開(kāi)關(guān)的接受器，所以檢測(cè)間隔和被檢測(cè)物體的表面反射率將決定接受器接收到光線(xiàn)的強(qiáng)度。粗糙的表面反射回的光線(xiàn)強(qiáng)度必將小于光滑表面反射回的強(qiáng)度,而且，被檢測(cè)物體的表面垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射光線(xiàn)。常用材料的反射率如表1所示。 
   
  表1  常用材料的反射率    
  材料 反射率 材料 反射率    
  白畫(huà)紙 90 不透明玄色塑料 14    
  報(bào)紙 55 玄色橡膠 4    
  餐巾紙 47 玄色布料 3    
  包裝箱硬紙板 68 未拋光白色金屬表面 130    
  潔凈松木 70 光澤淺色金屬表面 150    
  干凈粗木板 20 不銹鋼 200    
  透明塑料杯 40 木塞 35    
  半透明塑料瓶 62 啤酒泡沫 70    
  不透明白色塑料 87 人的手掌心 75  
  
   
  ⑨環(huán)境特性：光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦會(huì)影響其長(zhǎng)期工作可*性。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)工作于大檢測(cè)間隔狀態(tài)時(shí)，由于光學(xué)透鏡會(huì)被環(huán)境中的污物粘住，甚至?xí)灰恍?qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕，以至其使用參數(shù)和可*性降。較簡(jiǎn)便的解決方法就是根據(jù)光電開(kāi)關(guān)的大檢測(cè)間隔（Sn）降額使用來(lái)確定佳工作間隔。 
  （3）使用留意事項(xiàng) 
  ①紅外線(xiàn)傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的檢測(cè)體為平面的白色畫(huà)紙。 
  ②紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。 
  ③對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的80。 
  ④當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線(xiàn)的光電開(kāi)關(guān)，在這種情況下，請(qǐng)將負(fù)載經(jīng)過(guò)交流繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換使用。 
  ⑤紅外線(xiàn)光電開(kāi)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*損壞塑料鏡。 
  ⑥針對(duì)用戶(hù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場(chǎng)合，所的光電開(kāi)關(guān)在靈敏度的選擇上增加了50，以適應(yīng)在長(zhǎng)期使用中延長(zhǎng)光電開(kāi)關(guān)維護(hù)周期的要求。 
  ⑦產(chǎn)品均為D工藝制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠(chǎng)，在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請(qǐng)用戶(hù)在接通電源前檢查接線(xiàn)是否正確，核定電壓是否為額定值。 
      以上各留意事項(xiàng)示意圖見(jiàn)圖5。 
     
  三、應(yīng)用舉例 
  從圖6可以看出光電開(kāi)關(guān)的各種應(yīng)用。其中，圖6（a）為光電開(kāi)關(guān)用于對(duì)材料的定位剪切控制；圖6（b）為用光電開(kāi)關(guān)來(lái)控制液面位的上下限值，當(dāng)液面位于或于上下極限液面位時(shí)，光電開(kāi)關(guān)控制電路可使閾門(mén)打開(kāi)或封閉，使液面位的度保持在上下限之間；圖6（c）為利用物體對(duì)光的遮擋作用，檢測(cè)物體的通過(guò)個(gè)數(shù)，或物體是否存在；圖6為利用光的直線(xiàn)傳播性，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否等排列；圖6（e）為將光電開(kāi)關(guān)用在流水線(xiàn)上，來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品的個(gè)數(shù)；圖6（f）為用光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)液面位的。 
       
  四、結(jié)束語(yǔ) 
  除了以上介紹的例子外，光電開(kāi)關(guān)還在很多方面了應(yīng)用，例如在行程控制、直徑、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、氣流量控制等方面。我們相信光電開(kāi)關(guān)會(huì)做得越來(lái)越，它的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。