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光電開(kāi)關(guān)概述
 
更新時(shí)間:2011.01.04 瀏覽次數(shù):
 
一、光電開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)介

光電開(kāi)關(guān)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)輸出回路和輸入回路是電隔離的(即電緣絕),所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。

二、光電開(kāi)關(guān)介紹

1、光電開(kāi)關(guān)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)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出,接收器再根據(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)。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。

2、光電開(kāi)關(guān)的分類(lèi)及術(shù)語(yǔ)解釋 

(1)、光電開(kāi)關(guān)分類(lèi) 

①漫反射式光電開(kāi)關(guān):它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器,當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí),物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線(xiàn)反射到接收器,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高時(shí),漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。 

②鏡反射式光電開(kāi)關(guān):它亦集發(fā)射器與接收器于一體,光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器,當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線(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)射器和接收器,發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)直接進(jìn)入接收器,當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線(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)是最可*的檢測(cè)裝置。 

④槽式光電開(kāi)關(guān):它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu),其發(fā)射器和接收器分別位于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)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體,并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。

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)距離遠(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。

(2)光電開(kāi)關(guān)術(shù)語(yǔ)解釋

①檢測(cè)距離: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)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱(chēng)值。 

②回差距離:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。 

③響應(yīng)頻率:在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi),允許光電開(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)被折回到接收器的途徑的不同,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。 

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)距離和被檢測(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)物體的表面必須垂直于光電開(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% 不透明黑色塑料 14% 
報(bào)紙 55% 黑色橡膠 4% 
餐巾紙 47% 黑色布料 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)期工作可靠性。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)工作于最大檢測(cè)距離狀態(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)和可靠性降低。較簡(jiǎn)便的解決方法就是根據(jù)光電開(kāi)關(guān)的最大檢測(cè)距離(Sn)降額使用來(lái)確定最佳工作距離。

(3)光電開(kāi)關(guān)使用注意

紅外線(xiàn)傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品,所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體為平面的白色畫(huà)紙。 

紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(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)最小可檢測(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。 

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,以免永久損壞塑料鏡。 

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,所生產(chǎn)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SMD工藝生產(chǎn)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。 

三、光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用舉例

(a)為光電開(kāi)關(guān)用于對(duì)材料的定位剪切控制;

(b)為用光電開(kāi)關(guān)來(lái)控制液面位的上下限值,當(dāng)液面位高于或低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)或關(guān)閉,使液面位的高度保持在上下限之間;

(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;

(d)為利用光的直線(xiàn)傳播性,檢驗(yàn)產(chǎn)品是否等高排列;

(e)為將光電開(kāi)關(guān)用在流水生產(chǎn)線(xiàn)上,來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品的個(gè)數(shù);

(f)為用光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)液面位的高低。

四、光電開(kāi)關(guān)結(jié)束語(yǔ) 

除了以上介紹的例子外,光電開(kāi)關(guān)還在許多方面得到了應(yīng)用,例如在行程控制、直徑限制、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)越先進(jìn),它的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。 
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