光电开关原理及应用三线光电开关工作原理

1、光电开关原理及应用 三线光电开关工作原理光电开关原理及应用 邓重一摘 要： 介绍了光电开关的原理、术语、种类和使用注意事项； 并通过一些实例说明了光电开关的应用。 关键词： 传感器；光电开 关；原理；应用：TP212.14 ： A一、前言光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光 的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。 由于光电开关输出 回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得 到应用。二、光电开关介绍1 、工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检 测物对光束的遮挡或反射， 由同步回路选通电路， 从而检测物体有无的。物体不限于金属

2、，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出， _ 再根据接收到的光线 的强弱或有无对目标物体进行探测。 工作原理如图 1 所示。多数光电 开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。2 、光电开关的分类及术语解释1）、分类 漫反射式光电开关：它是一种集发射器和 于一体的传感器, 当有被检测物体经过时， 物体将光电开关发射器发射的足够量的光线 反射到于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面 光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 镜反射式光电开关：它亦集发射器与 _于一体，光电开关发射 器发

3、出的光线经过反射镜反射回 ，当被检测物体经过且完全阻断 光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和发射器发出的光线直接进入当被检测物体经过 发射器和 _ 之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检 测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。 槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和_ 分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且 阻断光轴时， 光电开关就产生了开关量信号。 槽式光电开关比较适合 检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体 , 使用安全可 靠。 光纤式光电开关：它采用塑

4、料或玻璃光纤传感器来引导光线， 可以对距离远的被检测物体进行检测。 通常光纤传感器分为对射式和 漫反射式。它们的工作光线示意图如图 3 所示。（2）术语解释常见的术语示意图如图 4 所示。 检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的 基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。 回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。 响应频率： 在规定的 1s 的时间间隔内， 允许光电开关动作循环 的次数。 输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作， 当 检测到物体时，晶体管导通

5、，负载得电工作。 检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被 折回到 _的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。 输出形式：分NPN二线、NPh三线、NPN四线、PNP二线、PNP 三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/ 常开/ 常闭多功能等几种常用的输出形式。 指向角：见光电开关的指向角示意图，即如图4的下部三个小图 所示。 表面反射率：漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面 才能反射回漫反射开关的接受器， 所以检测距离和被检测物体的表面 反射率将决定接受器接收到光线的强度。 粗糙的表面反射回的光线强 度必将小于光滑表面反射回的强

6、度 , 而且，被检测物体的表面必须垂 直于光电开关的发射光线。常用的反射率如表 1 所示。表 1 常用材料的反射率 环境特性：光电开关应用的环境亦会影响其长期可靠性。当光 电开关工作于最大检测距离状态时， 由于光学透镜会被环境中的污物 粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀， 以至其使用参数和可靠性降低。 较简便的解决方法就是根据光电开关的最大检测距离 （Sn）降额使用 来确定最佳工作距离。（3）使用注意事项 红外线传感器属漫反射型的，所采用的标准检测体为平面的白 色画纸。 红外线光电开关在环境照度高的情况下都能稳定工作，但原则 上应回避将传感器光轴正对太阳光等强光源。 对射式光电开关最小可检测宽度

7、为该种光电开关透镜宽度的 80%。 当使用感性负载 （如灯、电动机等） 时，其瞬态冲击电流较大， 可能劣化或损坏二线的光电开关， 在这种情况下， 请将负载经过交流 继电器来转换使用。 红外线光电开关的透镜可用擦镜纸擦拭，禁用稀释溶剂等化学 品，以免永久损坏塑料镜。 针对用户的现场实际要求，在一些较为恶劣的条件下，如灰尘 较多的场合，所生产的光电开关在灵敏度的选择上增加了 50%，以适 应在长期使用中延长光电开关维护周期的要求。 产品均为SMDT艺生产制造，并经严格的合格后才出厂，在一 般情况下使用均不会出现损坏。 为了避免意外性发生， 请用户在接通 电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。以上各注意事项示意图见图 5。三、应用举例从图6可以看出光电开关的各种应用。其中，图 6 (a)为光电开 关用于对材料的定位剪切控制；图 6 (b)为用光电开关来控制液面 位的上下限值， 当液面位高于或低于上下极限液面位时， 光电开关控 制电路可使阈门打开或关闭， 使液面位的高度保持在上下限之间； 图 6(c)为利用物体对光的遮挡作用，检测物体的通过个数，或物体是 否存在；图6(d)为利用光的直线传播性，检验产品是否等咼排列； 图6 (e)为将光电开关用在流水生产线上，来检测产品的