应用举例光电传感器讲义资料

8.6光电传感器的应用举例由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。按其接收状态可分为模拟式光电传感器和脉冲光电传感器。1光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。下图表明了四种形式的工作方式。235测速也可以采用反射式：只要用白纸画上黑道的圆纸贴在旋转体上即可。其测量电路与透射式相同6例2：光电液位检测在液体未升到发光二极管及光电三极管平面时，红外发光二极管发出的红外线不会被光电三极管接收；当液位上升到发光二极管及光电三极管平面时，出于液体的折射，光电三极管接收到红外信号由此获得液位信号。7例3：感烟传感器(火灾报警器的一部分)由红外发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在无烟状态时，光电三极管接收不到红外线；当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，光电三极管接收到红外线，给出烟雾报警信号。8例4：光电开关的应用下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实例。除记数外，还可进行位置检测(如装配体有没有到位)、质量检查(如瓶盖是否压上，标签是否漏贴等)。9下图为为自动切断控制的实例。可以根据被测物的特定标记进行自动控制(如根据特定的标记检测后进行自动切断、封口等)。光电开关主要用于自动包装机、自动灌装机、自动封装机、自动或半自动装配流水线等自动化机械装置。10例5：防盗报警电路将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关于隐蔽的地方，当需要防盗时将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电三极管仅有暗电流，BG不导通，继电器J不吸合。当小偷撬开抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三极管的光电流使R2上产生接近电源的电压，BG导通，继电器吸合，发出报警信号。11这种装置同样可以安装在门窗上起防盗报警作用。12例6：自动照明灯D1为触发二极管，触发电压约30v左右。在白天时，光敏电阻的阻值低，其分压低于30v(A点)，触发二极管截止，双向可控硅无触发电流，T1、T2之间呈断开状态；天暗后，光敏电阻阻值增加，A点电压大于30v，触发二极管导通，双向可控硅呈导通状态，电灯亮。

R1

、C1为保护双向可控硅的吸收电路。13正常强度光照在光敏电阻上，因阻值较小，端压小于0.5V，电路中三极管截止，即流过三极管T和小白炽灯泡的电流趋于零，灯暗，当光照逐渐变暗，光敏电阻阻值变大，三极管逐渐导通，流过三极管和灯的电流逐渐变大，灯D逐渐变亮。入射光敏电阻的照度为零时，灯最亮。二极管D的作用是保护三极管，防止大反向电压加在三极管的be两极。14例7：路障灯、航标指示灯电路白天光敏电阻阻值低，BGl截止，BG2也截止，双向可控硅处于断的状态，当天黑时，光敏电阻阻值增加，BGl与BG2

相继导通，双向可控硅有触发电流而处于导通状态，灯亮。15例8：路灯自动控制器220VCJD-10路灯8V

C1200u

C2200u

R1470k

R2200kR310kR457k

R54.3kR625k

R710k

R8280k

J

C3100u

BG1BG2

BG3

BG42CR天黑：BG1导通，J动作，路灯亮；天亮：光电池电动势，BG1截止J释放，路灯灭。16例9：太阳能电池电源系统调节控制器太阳电池方阵直流负载逆变器交流负载发电装置：单体太阳能电池——太阳电池组件——阵列调节控制器：充放电自动控制阻塞二极管：避免蓄电池对太阳电池放电17例10：光电管在电影放映机上的应用

影片声音重放过程录制：声音-机械振动-通过光束宽度变换-记录在电影胶片上-宽度不同的影像声迹重放：光-声迹-光电管声迹宽度起伏变化-光线强弱变化-光电流变化18例11：注油液位控制装置19例12：测量心率脉搏跳动-生物组织血液量变化-传输光的性能变化变化速率-心率手指光反射强度变化的测量20例13：条形码扫描笔21例14：红外线警戒报警器电源光源滤光片红外线凸透镜红外接收器报警系统声光报警VD12CURP110kVT13AX31R251kR1R310kVT2VD22CP10K2KS9VK1+V有人遮挡：报警22例15：大米分选机大米及杂质在光照下，发出不同光信号23例16：可逆计数器运动方向出入场人数统计24逻辑关系各点波形25例17：吸收式烟尘浊度检测仪白炽平行光源光检测放大显示报警器刻度校正26例18：工件表面粗糙度及尺寸测量27门窗防盗控制自动扶梯自动启停其他应用——对射式光电开关汽车通过检测汽车喷涂控制28鉴别不同高度物体高度判别缺件剔除料位控制对射式光电开关29围墙监护警戒远距对射式光电开关库房卫士安全警戒30扩散反射式光电开关料位控制烟雾报警带材对中控制缺料检测31斜度检测扩散反射式光电开关裂缝检测镜面反射式光电开关透明玻璃瓶检测长度控制32限距式光电开关产品计数液位检测气流量监测检测有无盖33限距式光电开关料径控制行程控制转速监测超速或滞速判别34槽型光电开关起重机位置控制定长剪切脉冲发生器35光电开关式标志传感器透明薄膜上标志检测电度表转速检测仪表指针位置检测标志检测36光幕传感器自动装配机的侵入检测机器人工作区安全检测车库门车辆通过检测上料机和卸料机的侵入检测37贴片机的侵入检测光幕传感器38固态图象传感器的应用：用CCD线阵型摄象机作流水线零件尺寸在线检测。图3.117CCD线阵摄象机作二维零件尺寸在线检测39采用摄像机利用三角法测量物体位置。图3.118三角法原理测量物体位移及轮廓40用三角法测量工件轮廓。图3.119三角法三维轮廓尺寸测量41采用面阵式CCD摄象机利用投影法测量物体三维表面形貌。图3.120投影法测量物体三维形貌42用莫尔条纹法来测量物体的三维形貌。图3.121莫尔条纹法测量物体的三维形貌43图3.122莫尔条纹结构例44单CCD摄像机是指摄像机里只有一片CCD并用其进行亮度信号以及彩色信号的光电转换，其中色度信号是用CCD上的一些特定的彩色遮罩装置并结合后面的电路完成的。由于一片CCD同时完成亮度信号和色度信号的转换，因此难免两全，使得拍摄出来的图像在彩色还原上达不到专业水平很的要求。为了解决这个问题，便出现了３ＣＣＤ摄像机。3CCD，顾名思义，就是一台摄像机使用了3片CCD。

45我们知道，光线如果通过一种特殊的棱镜后，会被分为红，绿，蓝三种颜色，而这三种颜色就是我们电视使用的三基色，通过这三基色，就可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。如果分别用一片CCD接受每一种颜色并转换为电信号，然后经过电路处理后产生图像信号，这