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光電開關原理及應用

返回列表 來源:骁銳科技 浏覽:- 發布日期:2018-03-28 11:53:27【

一、前言

光電開關是傳感器大家族中的成員,它把發射端和接納端之間光的強弱改變轉化為電流的改變以到達勘探的意圖。因為光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的(即電緣絕),所以它可以在許多場合得到運用。

二、光電開關介紹

1、作業原理

光電開關(光電傳感器)是光電挨近開關的簡稱,它是運用被檢測物對光束的遮擋或反射,由同步回路選通電路,從而檢測物體有無的。物體不限于金屬,所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關将輸入電流在發射器上轉換為光信号射出,接納器再依據接納到的光線的強弱或有無對方針物體進行勘探。作業原理如圖1所示。多數光電開關選用的是波長挨近可見光的紅外線光波型。圖2是德國SICK公司的部分光電開關外型圖。

圖1  光電開關作業示意圖

圖2  部分光電開關外觀圖


2、光電開關的分類及術語解說

(1)分類

①漫反射式光電開關:

它是一種集發射器和接納器于一體的傳感器,當有被檢測物體經過期,物體将光電開關發射器發射的滿足量的光線反射到接納器,于是光電開關就産生了開關信号。當被檢測物體的外表光亮或其反光率極高時,漫反射式的光電開關是首選的檢測形式。

②鏡反射式光電開關:

它亦集發射器與接納器于一體,光電開關發射器宣布的光線經過反射鏡反射回接納器,當被檢測物體經過且徹底阻斷光線時,光電開關就産生了檢測開關信号。

③對射式光電開關:

它包含了在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接納器,發射器宣布的光線直接進入接納器,當被檢測物體經過發射器和接納器之間且阻斷光線時,光電開關就産生了開關信号。當檢測物體為不通明時,對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。

④槽式光電開關:

它一般選用規範的U字型結構,其發射器和接納器分别位于U型槽的兩頭,并形成一光軸,當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時,光電開關就産生了開關量信号。槽式光電開關比較适合檢測高速運動的物體,并且它能分辯通明與半通明物體,運用安全可靠。

⑤光纖式光電開關:

它選用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線,可以對間隔遠的被檢測物體進行檢測。一般光纖傳感器分為對射式和漫反射式。

它們的作業光線示意圖如圖3所示。

(2)術語解說

常見的術語示意圖如圖4所示。

①檢測間隔:

是指檢測體按一定方法移動,當開關動作時測得的基準方位(光電開關的感應外表)到檢測面的空間間隔。額外動作間隔指挨近開關動作間隔的标稱值。

②回差間隔:

動作間隔與複位間隔之間的絕對值。

③呼應頻率:

在規則的1s的時刻間隔内,允許光電開關動作循環的次數。

④輸出狀況:

分常開和常閉。當無檢測物體時,常開型的光電開關所接通的負載因為光電開關内部的輸出晶體管的截止而不作業,當檢測到物體時,晶體管導通,負載得電作業。

⑤檢測方法:

依據光電開關在檢測物體時發射器所宣布的光線被折回到接納器的途徑的不同,可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。

⑥輸出形式:

分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線(自帶繼電器),及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。

⑦指向角:

見光電開關的指向角示意圖,即如圖4的下部三個小圖所示。

⑧外表反射率:

漫反射式光電開關宣布的光線需求經檢測物外表才幹反射回漫反射開關的接受器,所以檢測間隔和被檢測物體的外表反射率将決定接受器接納到光線的強度。粗糙的外表反射回的光線強度必将小于光滑外表反射回的強度,而且,被檢測物體的外表有必要垂直于光電開關的發射光線。常用資料的反射率如表1所示。

表1 常用資料的反射率

資料 反射率 資料 反射率
白畫紙 90% 不通明黑色塑料 14%
報紙 55% 黑色橡膠 4%
餐巾紙 47% 黑色布料 3%
包裝箱硬紙闆 68% 未抛光白色金屬外表 130%
潔淨松木 70% 光澤淡色金屬外表 150%
幹淨粗木闆 20% 不鏽鋼 200%
通明塑料杯 40% 木塞 35%
半通明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70%
不通明白色塑料 87% 人的手掌心 75%

⑨環境特性:

光電開關運用的環境亦會影響其長期作業可靠性。當光電開關作業于最大檢測間隔狀況時,因為光學透鏡會被環境中的污物粘住,乃至會被一些強酸性物質腐蝕,以至其運用參數和可靠性降低。較簡便的解決方法就是依據光電開關的最大檢測間隔(Sn)降額運用來斷定最佳作業間隔。

(3)運用注意事項

①紅外線傳感器屬漫反射型的産品,所選用的規範檢測體為平面的白色畫紙。

②紅外線光電開關在環境照度高的情況下都能穩定作業,但原則上應回避将傳感器光軸正對太陽光等強光源。

③對射式光電開關最小可檢測寬度為該種光電開關透鏡寬度的80%。

④當運用感性負載(如燈、電動機等)時,其瞬态沖擊電流較大,可能劣化或損壞溝通二線的光電開關,在這種情況下,請将負載經過溝通繼電器來轉換運用。

⑤紅外線光電開關的透鏡可用擦鏡紙擦洗,禁用稀釋溶劑等化學品,以免永久損壞塑料鏡。

⑥針對用戶的現場實踐要求,在一些較為惡劣的條件下,如灰塵較多的場合,所出産的光電開關在靈敏度的選擇上增加了50%,以适應在長期運用中延伸光電開關保護周期的要求。

⑦産品均為SMD工藝出産制作,并經嚴格的測試合格後才出廠,在一般情況下運用均不會呈現損壞。為了避免意外性發作,請用戶在接通電源前檢查接線是否正确,核定電壓是否為額外值。

以上各注意事項示意圖見圖5。

三、運用舉例

從圖6可以看出光電開關的各種運用。其中,圖6(a)為光電開關用于對資料的定位剪切操控;圖6(b)為用光電開關來操控液面位的上下限值,當液面位高于或低于上下極限液面位時,光電開關操控電路可使阈門打開或封閉,使液面位的高度保持在上下限之間;圖6(c)為運用物體對光的遮擋作用,檢測物體的經過個數,或物體是否存在;圖6(d)為運用光的直線傳播性,查驗産品是否等高排列;圖6(e)為将光電開關用在流水出産線上,來檢測産品的個數;圖6(f)為用光電開關檢測液面位的高低。

四、結束語

除了以上介紹的例子外,光電開關還在許多方面得到了運用,例如在行程操控、直徑限制、轉速檢測、氣流量操控等方面。我們信任光電開關會做得越來越先進,它的運用也會越來越廣泛。


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    【本文标簽】:光電開關
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