光电开关工作原理资料

光电开关原理及应用

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，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，接收器再根据

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①漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，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接收器，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。②镜反射式光电开

关：它亦集发射器与接收器

于一体，光电开关发射器发

出的光线经过反射镜反射回

接收器，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。

③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接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，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。④槽式光电开关：它通常采用标准的U 字型结构，其发射器和接收器分别位于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。⑤光纤式光电开关：它采用塑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。①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。②回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。③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。

④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，

负载得电工作。⑤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

折回到接收器的途径的不

同，可分为漫反射式、镜反

射式、对射式等。⑥输出形式：分NPN

二线、NPN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。⑦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。⑧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

反射回的强度,而且，被检测物体的表面必

光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。

光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。

光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。

目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。

如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。

利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。

利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。

利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。

利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。

利用结构的叫光幕传感器等。

这里就简要举几个例子，还有很多的叫法.

一、光电开关原理与分类

1：按检测形式的分类

（1）对射式

对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a：

图1a

②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。如图1b:

图1b

（2）直接反射式

这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器发射的光直接照射到被检测物上，根据反射光的变化情况来进行检测的。可以说是近似人的眼睛的一种检测器。与对射式相比作用距离比较短，只需要单线配电即可，属于通用检测器。如图2：

图2

（3）镜面反射式

①这种方式是把发射器与接收器构为一体，光电开关对置反角矩阵射镜，发射器的光被反射镜后反馈回接收器，光电开关与角矩阵反射镜（多棱镜）形成闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式，这种检测形式作用距离比对射式短，比直接反射式较长。只需要单线配电即可，由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易；反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。如图3a：