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光电传感器 PPT


光电传感器是通过把光强度的变 化转换成电信号的变化来实现控制 的。
光电传感器在一般情况下,有三 部分构成,它们分为:发送器、接 收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束,发射 的光束一般来源于半导体光源,发 光二极管(LED)、激光二极管及红 外发射二极管。光束不间断地发射, 或者改变脉冲宽度。接收器有光电 二极管、光电三极管、光电池组成。 在接收器的前面,装有光学元件如 透镜和光圈等。在其后面是检测电 路,它能滤出有效信号和应用该信 号。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件 的传感器。它可用于检测直接引起光量变化 的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气 体成分分析等;也可用来检测能转换成光量 变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙 度、应变、位移、振动、速度、加速度,以 及物体的形状、工作状态的识别等。光电式 传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特 点
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发射器带一个校准镜 头,将光聚焦射向接收 器,接收器出电缆将这 套装置接到一个真空管 放大器上。在金属圆筒 内有一个小的白炽灯做 为光源,这些小而坚固 的白炽灯传感器就是如 今光电传感器的雏形。
接收器有光电二极管、光电 三极管及光电池组成。光敏 二极管是现在最常见的传感 器。光电传感器光敏二极管 的外型与一般二极管一样, 只是它的管壳上开有一个嵌 着玻璃的窗口,以便于光线 射入,为增加受光面积, PN结的面积做得较大,光 敏二极管工作在反向偏置的 工作状态下,并与负载电阻 相串联,当无光照时,它与 普通二极管一样,反向电流 很小称为光敏二极管的暗电 流;当有光照时,载流子被 激发,产生电子-空穴,称 为光电载流子。
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二、条形码扫描笔 当扫描笔头在条形码上移动时, 若遇到黑色线条,发光二极管的光 线将被黑线吸收,光敏三极管接收 不到反射光,呈高阻抗,处于截止 状态。当遇到白色间隔时,发光二 极管所发出的光线,被反射到光敏 三极管的基极,光敏三极管产生光 电流而导通。整个条形码被扫描过 之后,光敏三极管将条形码变形一 个个电脉冲信号,该信号经放大、 整形后便形成脉冲列,再经计算机 处光器和收光器分离 开,就可使检测距离加大, 一个发光器和一个收光器 组成对射分离式光电开关, 简称对射式光电开关。对 射式光电开关的检测距离 可达几米乃至几十米。使 用对射式光电开关时把发 光器和收光器分别装在检 测物通过路径的两侧,检 测物通过时阻挡光路,收 光器就动作输出一个开关 控制信号。
⑶反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一
个装置内,在前方装一块反光
板,利用反射原理完成光电控 制作用,称为反光板反射式(或 反射镜反射式)光电开关。正常 情况下,发光器发出的光源被 反光板反射回来再被收光器收 到;一旦被检测物挡住光路,收 光器收不到光时,光电开关就 动作,输出一个开关控制信号。
六、光电池在光电检测和自动控制方面的应用 光电池作为光电探测使用时,其基本原理与光敏二极 管相同,但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。由 于光电池工作时不需要外加电压;光电转换效率高,光 谱范围宽,频率特性好,噪声低等,它已广泛地用于光 电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、 紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。
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三、产品计数器 产品在传送带上运行时,不 断地遮挡光源到光电传感器的 光路,使光电脉冲电路产生一 个个电脉冲信号。产品每遮光 一次,光电传感器电路便产生 一个脉冲信号,因此,输出的 脉冲数即代表产品的数目,该 脉冲经计数电路计数并由显示 电路显示出来。
四、光电式烟雾报警器 没有烟雾时,发光二极管发出的光 线直线传播,光电三极管没有接收信 号。没有输出,有烟雾时,发光二极 管发出的光线被烟雾颗粒折射,使三 极管接受到光线,有信号输出,发出 报警。
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⑷扩散反射型光电开关 扩散反射型光电开关的检测头里也装 有一个发光器和一个收光器,但扩散反 射型光电开关前方没有反光板。正常情 况下发光器发出的光收光器是找不到的。 在检测时,当检测物通过时挡住了光, 并把光部分反射回来,收光器就收到光 信号,输出一个开关信号。
光电传感器通常由三 部分构成,它们分别为: 发送器、接收器和检测 电路。
光敏二极管是最常见的光传感器。 光敏二极管的外型与一般二极管一样, 当无光照时,它与普通二极管一样, 反向电流很小(<&micro;A),称为 光敏二极管的暗电流;当有光照时, 载流子被激发,产生电子-空穴,称 为光电载流子。
光敏三极管除了具有光敏二极管能将 光信号转换成电信号的功能外,还有对 电信号放大的功能。光敏三级管的外型 与一般三极管相差不大,一般光敏三极 管只引出两个极——发射极和集电极, 基极不引出,管壳同样开窗口,以便光 线射入。为增大光照,基区面积做得很 大,发射区较小,入射光主要被基区吸 收。工作时集电结反偏,发射结正偏。 在无光照时管子流过的电流为暗电流 Iceo=(1+β)Icbo(很小),比一般三 极管的穿透电流还小;当有光照时,激 发大量的电子-空穴对,使得基极产生的 电流Ib增大,此刻流过管子的电流称为光 电流,集电极电流Ic=(1+β)Ib,可见 光电三极管要比光电二极管具有更高的 灵敏度。
⑴槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对 面地装在一个槽的两侧组成槽形光电。 发光器能发出红外光或可见光,在无 阻情况下光接收器能收到光。但当被 检测物体从槽中通过时,光被遮挡, 光电开关便动作,输出一个开关控制 信号,切断或接通负载电流,从而完 成一次控制动作。槽形开关的检测距 离因为受整体结构的限制一般只有几 厘米。
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点, 而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样, 因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的 关键元件,它是把光信号(红外、可见及紫外镭射光) 转变成为电信号的器件。
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光 学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系 统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉 冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测 量转换
成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传 感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式, 遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒 光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元 件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测 物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的 光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量改 变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.
一、烟尘浊度监测仪 防止工业烟尘污染是环保的重要 任务之一。为了消除工业烟尘污染, 首先要知道烟尘排放量,因此必须 对烟尘源进行监测、自动显示和超 标报警。烟道里的烟尘浊度是用通 过光在烟道里传输过程中的变化大 小来检测的。如果烟道浊度增加, 光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和 折射增加,到达光检测器的光减少, 因而光检测器输出信号的强弱便可 反映烟道浊度的变化。
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