光电传感器基础知识
光电操作知识点总结
光电操作知识点总结一、光电传感器的基本原理光电传感器是一种能够将光信号转换成电信号的器件。
根据工作原理的不同,光电传感器可以分为光电开关、光电电眼、光电编码器等。
其中,光电开关是将入射光束转化成控制信号的一种装置,主要用于检测、计数、测距等应用;光电电眼是能够检测物体的存在、颜色、形状和位置等信息的光电传感器;光电编码器是一种用于检测转速、位置、角度等参数的装置,主要应用于机械控制系统中。
光电传感器的基本原理是利用光电效应将光信号转换成电信号。
光电效应是指当光线照射到半导体表面时,由于光子的能量激发了半导体中的电子,从而产生了电流或电压的变化。
根据光电效应的不同机制,光电传感器可以分为光电导、光电效应、光电光管、光电晶体等不同类型。
二、光电操作的应用领域光电操作技术在工业生产、仓储物流、交通运输、家居安防等领域都有着广泛的应用。
其主要应用包括但不限于以下几个方面:1. 工业自动化:光电操作技术在工业自动化生产中起着至关重要的作用。
它可以用于检测产品的位置、颜色、形状、大小等信息,控制生产线的速度、卸载、包装等工作。
光电传感器还可以用于检测机械设备的旋转速度、位置变化、输送带的限位、缺货等情况。
2. 仓储物流:在仓储物流领域,光电操作技术主要用于实现自动化分拣、货物追踪、库存管理等功能。
光电传感器可以用于检测货物的到达与离开、货架位置信息、货物的体积和重量等数据,以便于实现自动分拣、库存盘点等操作。
3. 交通运输:在交通运输领域,光电操作技术主要应用于交通信号控制、车辆识别、车道探测等方面。
光电传感器可以用于检测车辆的到达与离开、车辆的颜色与型号、车道的限位、人行道的行人流量等信息,以便于实现交通信号灯的自动控制、车辆识别、车道探测等功能。
4. 家居安防:在家居安防领域,光电操作技术主要用于智能门窗、智能照明、智能监控等方面。
光电传感器可以用于检测门窗的开合状态、房间的光线亮度、房间的温度湿度等信息,以便于实现智能家居系统的自动控制、安全监控等功能。
智能传感器技术-光电传感器基础知识
光电传感器
认识光电传感器
光电传感器基础知识
可见光 红外线 无线电波
波段 γ射线 x 射线 紫外线
紫 蓝 青 绿 黄 橙 红 近红外 中红外 远红外 超远红外 微波 超短波 短波和中波 长波
波长 <0.001nm 0.01~10nm 10~380nm 0.38~0.43um 0.43~0.47um 0.47~0.50um 0.50~0.56um 0.56~0.59um 0.59~0.62um 0.62~0.76um 0.76~3um 3~6um 6~15um 15~1000um 1mm~1000mm 1~10m 10~3000m >3000m
思考题
1 简述光电传感器的定义 2 简述光电效应。
1 mv2 hf W 2
其中,m为电子质量,v为电子逸出物体表面的初速度,hf为光 子能量,W为金属材料的逸出功(金属表面对电子的束缚)。 爱因斯坦光电方程揭示了光电效应的本质。
光电传感器基础知识-内光电效应
内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。当光照射在物体上,使物体的电 阻率ρ发生变化,这种效应叫光电导效应,基于这种效应的光电器件有光敏电 阻、光敏二极管、光敏晶体管等;当光照射在物体上,产生一定方向电动势的 现象叫光生伏特效应,基于这种效应的光电元器件是串 能量为hf的光子所轰击,被照射物体的材料吸收 了光子的能量而发生相应电效应的物理现象,极 为光电效应根据产生电效应的不同,通常,光电 效应分为两类:外光电效应和内光电效应。
光电传感器基础知识-外光电效应
在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理 现象称为外光电效应,也称光电发射效应。
光电传感器基础知识-光源
自然光源(太阳光)
光电传感器概述重点课件
Hale Waihona Puke 度稳定性温度稳定性是指光电传感器在 温度变化下保持其性能不变的 能力。
由于光电传感器通常由半导体 材料制成,因此温度变化可能 会影响其性能,如灵敏度、响 应速度等。
提高温度稳定性的方法包括采 用温度补偿技术、选择适合特 定温度范围的材料和结构等。
可靠性
可靠性是衡量光电传感器在长时 间使用下保持其性能的能力的指
要点二
详细描述
光纤传感器利用光纤中光的传输特性,如相位、偏振态、 强度等,来检测温度、压力、位移等物理量。光纤传感器 在石油化工、航空航天、能源等领域有广泛应用,用于监 测管道压力、油罐液位、矿井安全等。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外辐射进行检测的传感器,具 有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强等优点。
详细描述
光电开关通过发射器和接收器之间的光线传 输来进行检测,当光线被阻挡或反射时,接 收器会输出相应的电信号,从而实现开关控 制。在自动化生产线、安全防护等领域,光 电开关被广泛应用于检测物体是否存在、运 动速度和方向等参数。
光电编码器
总结词
光电编码器是一种通过光电转换原理实现角度或位置测量的传感器,具有高精度、 高分辨率、可靠性高等优点。
标。
高可靠性的光电传感器能够在长 时间使用下保持稳定的性能,适 用于需要长期稳定运行的应用场 景,如工业控制、航天探测等。
提高可靠性的方法包括优化传感 器设计、采用高质量的材料和制 造工艺、进行充分的测试和验证
等。
04 光电传感器的应用实例
光电开关
总结词
光电开关是一种利用光电效应进行检测的开 关器件,具有非接触、响应速度快、可靠性 高等优点。
光电耦合器
光电传感器感简介
粉色接红色FGS模式;粉色接蓝色为BGS 模式
安装
三、自动线用的光电传感器—Omron E3ZLS61
安装时要让光电开关的检测面 和检测物体成平等线(不能倾 斜于检测物体)。 但是,在检测有光泽物体时 (有光泽的表面) ,如右图一 样,将光电开关倾斜5~10°后 安装。这时,要确认对背景物 体无影响。
二、光电传感器分类及工作原理—对射型
检测方式: 对向设置投光器与受光器。如果检测物 体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线, 进入受光器的光量将减少。掌握这种减 少后便可进行检测。
投
受
光
光
部
部
二、光电传感器分类及工作原理—回归反射型
检测方式: 投受光器一体,投光部发出的光线射到相对设置 的反射板上,反射回到受光部。如果检测物体遮 蔽光线,进入受光部的光量将减少。掌握这种减 少后,便可进行检测。
光电传感器感简介
光电传感器介绍
一、光电传感器概述 二、光电传感器分类及工作原理 三、自动线用的光电传感器—Omron E3ZLS61
一、光电传感器概述
•「光电传感器」是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。 •光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物 体不同而被遮掩或反射,到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化,并 转换为电气信号,进行输出。大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜 色)和红外光。 •光电传感器主要分为 对射型、回归反射型、扩散反射型、限定反射型、距离设定型 等。
受光 光強
检测距离
二、光电传感器分类及工作原理—距离设定型
检测方式 受光元件使用2个光电二极管(接近外壳的一侧)称为N(Near)侧,而另一端称为F(Far)侧 。检测物体反射 的投光光束射到受光元件上,检测物体距离不同射到受光元件上的位置也不同,通过检测此不同来确定检 测物体的距离。 1.检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下,反射光将在N侧和F侧的中间点成像,两侧的二极管将受 到同等的光量; 2.相对于设定距离,检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下,反射光将在N侧成像,N侧受光量大; 3.相对于设定距离,检测物体存在于较远的位置的情况下,反射光将在F侧成像,F侧受光量大。 传感器可通过计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。
光电传感器的基本原理及分类
光电传感器的基本原理及分类一、引言光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的设备,广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗仪器等领域。
本文将从基本原理和分类两个方面介绍光电传感器的知识。
二、光电传感器的基本原理1. 光电效应原理光电效应是指当金属或半导体表面受到光照射时,会产生电子的现象。
这种现象可以用经典物理学或量子力学来解释,但无论采用哪种解释方式,都不能完全符合实验结果。
根据实验结果,可以得出以下结论:当光子能量大于物质表面材料的束缚能时,就会发生外逸电子现象。
利用这个原理,可以制作出具有灵敏度高、响应速度快等优点的光电传感器。
2. 光敏元件原理在光电传感器中,最重要的部分就是光敏元件。
常见的光敏元件有四种:硅太阳能电池、硒太阳能电池、气体放大管和半导体二极管。
其中最常见的是半导体二极管,其工作原理是基于PN结的光电效应。
当光照射到PN结上时,会产生电子和空穴对,从而导致PN结区域的电流变化。
这种变化可以被检测到,并通过信号处理器转化为数字信号输出。
3. 光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理是将光信号转化为电信号。
当物体进入传感器检测范围内时,会反射出一定程度的光线,这些光线被接收器接收后经过放大和滤波处理后转化为数字信号输出。
根据不同的应用需求,可以选择不同类型的光电传感器来实现不同功能。
三、光电传感器的分类1. 按照检测目标分类根据检测目标的不同,可以将光电传感器分为接近式、距离式和透明式三种类型。
(1)接近式:主要用于检测物体是否在一定距离范围内,并且可以识别物体是否有金属或非金属等特殊属性。
(2)距离式:主要用于测量物体与传感器之间的距离,并且可以精确地计算出物体与传感器之间的距离。
(3)透明式:主要用于检测透明或半透明物体的存在与否,例如检测玻璃板是否存在。
2. 按照工作原理分类根据工作原理的不同,可以将光电传感器分为反射式、散射式、直接式和光栅式四种类型。
(1)反射式:传感器和物体之间有一定距离,通过物体反射的光信号来检测物体的存在与否。
常用光电传感器介绍
请避免使负载短路。否则可能引起破裂或烧毁。
3、无负载的连接 无负载情况下,直接连接电源会引起内部元件破裂或烧毁,所以请 务必在有负载的情况下进行布线。 4、误接线 需考虑电源的极性等,请勿错误接线。否则可能引起破裂或烧毁。
18、光电传感器的安装
19、光电传感器的安装
20、光电传感器的异常检查
传感器不工作,请检查以下几点: a、是否按规定进行布线及连接; b、螺钉是否有松动; c、光轴调整、灵敏度调整是否已完成; d、检测物体、工件速度是否符合额定规格; f、投受光器的透镜面上是否附着有垃圾、灰尘等异物;
常用光电传感器
1、光电传感器的定义
光电传感器(电眼)是利用光的各种性质,检测物体的有无和 表面状态的变化等的传感器。
光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如 果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射,到达受光部的量将 会发生变化。受光部将检测出这种变化,并转换为电气信号,进行 输出。 大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜色) 和红外光。
⑦便于调整在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的 位置进行调整。
3、光电传感器的常见分类
光电传感器常见的主要分为3类。
1、对射型
为使投光器发出的光能进入受光器,对向设 置投光器与受光器。如果检测物体进入投光 器和受光器之间遮蔽了光线,进入受光器的 光量将减少。 掌握这种减少后可进行检测。
END
角度反射,称为正反射。3个平面互相直角般组
合的形状称为三面直角棱镜。如果面向三面直角 棱镜投光,将反复进行正反射,最终的反射光将向投光的反方向行进。这样的反 射称为回归反射。多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而 构成的。 此外,在白纸等没有光泽性的表面上,光线将向各个方向反射,这样 的反射称为扩散反射。扩散反射型将该原理作为检测方式。
光电式传感器 光电传感器 光电传感器基础知识
课程内容
1 . 概述 2. 光电传感器的组成 3. 光电传感器的分类
2 . 光电传感器的组成
通常由三部分构成,它们分别为: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等。接收器则由光电二极管、光电三极管、光电池等组成。 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。
课程内容
1 . 概述 2. 光电传感器的组成 3. 光电传感器的分类
3. 光电传感器的分类
(1 )按探测机理分类
光子传感器:利用某些半导体材料在入射光的照射下产生光电效应,使材料 的电学性能发生变化。按照光子传感器的工作原理,又可分为内光电传感器 和外光电传感器。
热传感器:在吸收了红外辐射后,会引起温度的变化,并伴随产生一些物理 性能的变化。这类传感器又可分为:热电堆光传感器、辐射热计传感器、热 释电传感器等。
遮光式:当光源发出的光通量经被测物遮住其中一部分光之后,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中的位置有关。
3.光栅传感器 光电式传感器 光纤传感器 固态图像传感器
3. 光电传感器的分类 (2 )按传输方式分类 辐射式:被测物体本身就是光辐射源。被测物发射的光通量射向光电元件, 也可经一定的光路后作用到光电元件上。
吸收式:被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部分被吸 收后透射到光电元件上。
3. 光电传感器的分类 (2 )按传输方式分类 反射式: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。
第一部分光电式传感器的基本知识教学-精选
第一节 光电式传感器的基本知识
二、常用光源及光电式传感器种类
1.常用光源
(1)自然光源 太阳光、月光等自然界存在的光线。
(2)热辐射光源 热物体都会向空间发出一定的光辐射,基于这种原理的光 源称为热辐射光源。
(3)电致发光器件——发光二极管 固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光, 它是将电能直接转换成光能的过程。
(6)响应时间 光敏电阻受光照后,光电流并不立刻升到最大值,而要经 历一段时间(上升时间)才能达到最大值。同样,光照停止后, 光电流也需要经过一段时间(下降时间)才能恢复到其暗电流 值,这段时间称为响应时间。
(7)温度特性 温度,暗电阻和灵敏度。
第二节 光电式传感器及其基本特性
三、光敏晶体管
1.光敏二极管 光敏二极管的 PN 结装在管壳的顶部,可以直接受到光的 照射。 当有光照射时,形成与光照度成正比的比无光时大得多的 反向电流即光电流。
第二节 光电式传感器及其基本特性
1.光电池的结构及工作原理
在 N 型衬底上渗入 P 型杂质形成 一个大面积的 PN 结,作为光照敏感面。 光子能量大于硅的禁带宽度,P 型区每 吸收一个光子就产生一对光生电子 - 空 穴对,并形成由表及里扩散的自然 趋势。PN 结内电场使扩散到 PN 结附近的电子 - 空穴对分离, 光生电子被推向 N 区,光生空穴被留在 P 区,从而使 N 区带 负电,P 区带正电,形成光生电动势。
面的一个自由电子,使电子的能量增加到 h。
当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功 A 时,自由电子就可以克服金属表面束缚而逸出, 形成电子发射。这种逸出的电子成为光电子。
1——阳极 A,2 ——阴极 K,3 ——石英玻 璃外壳,4 ——抽气管蒂,5 ——阳极引脚,6 — —阴极引脚。
光电传感器的基本信息
光电传感器的基本信息光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
它通过光敏元件对外界光源的感应,将光信号转化为电流或电压信号,从而实现光信号的检测和测量。
光电传感器广泛应用于自动化控制、光电测量、光电通信等领域。
光电传感器的基本构成包括光敏元件、信号处理电路和输出电路。
光敏元件是光电传感器的核心部件,它能够将光信号转化为电信号。
常见的光敏元件有光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
光敏元件的选择要根据具体的应用需求来确定,不同的光敏元件具有不同的特性和响应速度。
信号处理电路是将光敏元件输出的微弱电信号放大、滤波和整形,以适应后续电路的工作需求。
信号处理电路的设计要考虑到光敏元件的输出特性和工作环境的影响,以保证信号的准确性和稳定性。
输出电路是将信号处理电路输出的电信号转化为可用的输出形式,常见的输出形式有电流信号、电压信号和数字信号等。
输出电路的设计要根据具体的应用需求来确定,以满足用户对输出信号的要求。
光电传感器具有很多优点,如体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、抗干扰能力强等。
它可以实现非接触式的测量和检测,适用于各种恶劣的环境条件。
光电传感器还具有较高的精度和稳定性,可以实现高精度的测量和控制。
光电传感器的应用非常广泛。
在工业自动化控制中,光电传感器常用于物体的检测、计数、定位和测距等。
在印刷、包装、机械加工等行业中,光电传感器可以实现产品的自动检测和定位,提高生产效率和质量。
在电力系统中,光电传感器可以实现电流和电压的测量和监控,保证电力系统的安全运行。
光电传感器还被广泛应用于光电测量和光电通信领域。
在科学研究中,光电传感器可以用于测量光源的强度、波长和相位等参数。
在光纤通信中,光电传感器可以实现光信号的接收和解调,实现高速、高带宽的光纤通信。
光电传感器是一种将光信号转化为电信号的器件,具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、抗干扰能力强等优点。
它广泛应用于自动化控制、光电测量、光电通信等领域,为各行各业的发展提供了重要的支持和保障。
光电传感器知识讲解
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光电池外形
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光敏面
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能提供较大电流的 大面积光电池外形
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比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用,如 : 烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现 场。
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热释电传感器在人体检测、报警中的应用
热释电元件在红外线检测中得到广泛的 应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检 测,如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的 控制等。
热释电元件外形
≤2
使用温度范围 ℃
-20~+40 -20~+40 -20~+40
封装形式
TO型 光纤型
TO型
TO型
光敏二极管的反向偏置接法
在没有光照时,由 于二极管反向偏置,所 以反向电流很小,这时 的电流称为暗电流,相 当于普通二极管的反向 饱和漏电流。当光照射 在二极管的PN结(又称 耗尽层)上时,在PN结 附近产生的电子-空穴 对数量也随之增加,光 电流也相应增大,光电 流与照度成正比。
1905年德国物 理学家爱因斯坦用 光量子学说解释了 光电发射效应,并 为此而获得1921年 诺贝尔物理学奖。
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一、光电效应及光电元件
用光照射某一物体,可以看作物体 受到一连串能量为hf 的光子的轰击,组 成这物体的材料吸收光子能量而发生相 应电效应的物理现象称为光电效应。
外光电效应:在光线的作用 下能使电子逸出物体表面的现象 称为外光电效应。
光电传感器的基础知识及术语重点
光电传感器的基础知识及术语重点什么是光电传感器?光电传感器是一种能将光信号转换为电信号的传感器。
它由光电转换器件和信号处理电路组成,是一种测量、检测、控制和自动化等领域不可或缺的部分。
光电传感器的分类根据不同的分类标准,光电传感器可以分为多种类型。
其中,按照测量原理不同,可分为反射式、穿过式、散射式和透射式光电传感器;按照应用场景不同,可分为红外光电传感器、紫外光电传感器、激光光电传感器等。
光电传感器的工作原理光电传感器的基本工作原理是将光信号转换为电信号。
具体来说,当光电转换器件受到外界光源的照射时,光电器件内部的电荷状态会发生变化,从而产生电信号。
信号处理电路进一步处理电信号,使其达到特定的幅度、频率和波形等要求,实现对光信号的检测、测量和控制等任务。
光电传感器的术语重点反射型光电传感器反射式光电传感器是指发射和接收元件集成于一个装置内,通过反射光信号来检测目标位置和状态。
穿过型光电传感器穿过式光电传感器是指发射和接收元件分别安装于两个装置内,利用物体遮挡光束来检测目标位置和状态。
散射型光电传感器散射式光电传感器是指发射和接收元件分别安装于一个装置内,利用反射的散射光信号或散乱物质发射的散射光信号来检测目标位置和状态。
透射型光电传感器透射式光电传感器是指发射和接收元件分别安装于两个装置内,通过光束贯穿物体来检测目标位置和状态。
红外光电传感器红外光电传感器是利用红外线来感知、测量和控制的传感器。
紫外光电传感器紫外光电传感器是利用紫外线来感知、测量和控制的传感器。
激光光电传感器激光光电传感器是利用激光来感知、测量和控制的传感器,具有高速、高精度和高稳定性等优点。
光电传感器的应用领域光电传感器广泛应用于自动化生产线、仓储物流、机器人等众多领域。
例如,可以用光电传感器来检测机器人的位置和姿态,实现机器人的定位和导航;还可以结合光电传感器来监测物品的进出、数量和位置,实现自动化仓储库存管理。
光电传感器作为光电技术的重要应用之一,具有多种不同的类型和工作原理,并且在各种各样的应用场景中发挥着越来越重要的作用。
光电传感器,光电检测相关的知识点
光电传感器,光电检测相关的知识点
光电传感器和光电检测是现代科技中非常重要的概念。
下面我将为您概括和解释光电传感器和光电检测的基本知识点。
一、光电传感器
光电传感器是一种基于光-电转换原理的传感器,它通过接收特定波长的光线,并将其转换为电信号,从而实现对物理量的测量。
光电传感器的主要组成部分是光敏元件,它能够将接收到的光线转换为电信号。
根据使用的光敏材料和结构的不同,光电传感器可以分为多种类型,如光电二极管、光电池、光电晶体管等。
光电传感器的主要优点包括高灵敏度、高响应速度、高精度和高可靠性。
它们通常能够在恶劣的环境条件下工作,例如高温、低温、强磁等环境条件下。
因此,光电传感器被广泛应用于许多领域,如工业自动化、医疗诊断、环境监测等。
二、光电检测
光电检测是一种利用光电传感器对物理量进行测量和检测的技术。
它基于光-电转换原理,通过将待测物理量转换为光线信号,再将其转换为电信号,从而实现对物理量的测量。
光电检测的主要应用领域包括光学测量、光学通信、光谱分析等。
在光电检测中,需要使用不同的光电传感器和光学系统来适应不同的测量环境和待测物理量。
例如,在光谱分析中,通常使用光谱仪来将不同波长的光线分离并转换为电信号,再通过计算机进行分析和处理。
在光学测量中,可以使用激光雷达、三维扫描仪等设备来进行高精度的测量。
总之,光电传感器和光电检测是现代科技中非常重要的概念和技术。
它们的应用范围广泛,涉及到许多领域。
随着科技的不断发展和进步,光电传感器和光电检测的技术和应用也在不断发展和完善。
光电传感器基础知识
光电传感器基础知识嘿,朋友们!今天咱来聊聊光电传感器这个神奇的玩意儿。
你说光电传感器像不像我们的眼睛呀?它能“看到”光,然后把光的信息转化成电信号。
就好像我们的眼睛看到了美丽的风景,然后告诉大脑一样。
光电传感器在我们生活中可太重要啦!你想想看,那些自动门,为啥你一走近它就自动开啦?那就是光电传感器在起作用呀!它就像一个聪明的小卫士,时刻守在那里,一察觉到有人靠近,就赶紧发出信号让门打开。
还有那些生产线上的机器,光电传感器能帮它们准确地检测到产品的位置和状态,让生产过程变得更加高效和精确。
这就好比一个经验丰富的老工人,眼睛贼尖,啥问题都能第一时间发现。
光电传感器的种类也很多呢!有检测光强度的,有检测颜色的,还有检测物体位置的。
就像我们人有不同的能力一样,有的擅长画画,有的擅长唱歌,各有所长。
比如说检测光强度的光电传感器,它能感知周围环境光线的强弱变化。
你想想,要是没有它,我们的手机屏幕亮度怎么能自动调节呢?那大白天的看不清屏幕,晚上又刺眼得不行,多麻烦呀!再说说检测颜色的光电传感器,那可真是厉害。
它能分辨出各种不同的颜色,这要是放在画画上,不就相当于有了一个超级厉害的调色盘嘛!光电传感器的应用简直无处不在,从日常生活到工业生产,从智能家居到高科技领域。
它就像一个默默奉献的小英雄,虽然我们可能平时不太注意到它,但它却一直在为我们的生活变得更美好而努力着。
你说要是没有光电传感器,我们的生活会变成啥样呢?那肯定会有很多不方便的地方呀!自动门不会自动开了,生产线上也容易出错了,好多智能设备也没法那么智能啦!所以呀,我们可真得好好感谢光电传感器呢!它虽然小小的,却有着大大的能量。
下次当你再看到那些神奇的自动设备或者智能产品的时候,别忘了想想里面的光电传感器哦,它可是功不可没呢!光电传感器,真的是科技发展的好帮手呀!。
光电传感器的基础介绍
光电传感器工作原理1.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。
2.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。
3.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。
4.此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。
分类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。
⑵对射型光电传感器,若把发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(镜面反射型光电传感器)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。
⑷扩散反射型光电开关(漫反射型光电传感器)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(物体表面凹凸不平,相当于无数角度不同的小平面镜,反射光线角度不一,这样在各个方向上都能接收到反射光信号),输出一个开关信号。
光电传感器基础知识及术语
光电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化。
早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备,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今天光电传感器的雏形。
LED(发光二极管)发光二极管最早出现在19世纪60年代,现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。
LED就是一种半导体元件,其电气性能与普通二极管相同,不同之处在于当给LED通电流时,它会发光。
由于LED是固态的,所以它能延长传感器的使用寿命。
因而使用LED的光电传感器能被做得更小,且比白炽灯传感器更可靠。
不象白炽灯那样,LED抗震动抗冲击,并且没有灯丝。
另外,LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。
(激光二极管除外,它与普通LED的原理相同,但能产生几倍的光能,并能达到更远的检测距离)。
LED能发射人眼看不到的红外光,也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
经调制的LED传感器1970年,人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点,就是它能够以非常快的速度来开关,开关速度可达到KHz。
将接收器的放大器调制到发射器的调制频率,那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。
我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。
将收音机调到某台,就可以忽略其他的无线电波信号。
经过调制的LED发射器就类似于无线电波发射器,其接收器就相当于收音机。
人们常常有一个误解:认为由于红外光LED发出的红外光是看不到的,那么红外光的能量肯定会很强。
经过调制的光电传感器的能量的大小与LED光波的波长无太大关系。
一个LED 发出的光能很少,经过调制才将其变得能量很高。
一个未经调制的传感器只有通过使用长焦距镜头的机械屏蔽手段,使接收器只能接收到发射器发出的光,才能使其能量变得很高。
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玻璃光纤坚固并且性能可靠,可使用在高温和有化学成分的环境中,它可以传输可见光和红
外光。常见的问题就是由于经常弯曲或弯曲半径过小而导致玻璃丝折断,对于这种应用场合,我们推荐使用塑料光纤。
电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测
物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备,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今天光电传感器的雏形。
但是并不是说经调制的传感器就一定不受周围光的干扰,当使用在强光环境下时就会有问题。例如,未经过调制的光电传感器,当把它直接指向阳光时,它能正常动作。我们每个人都知道,用一块有放大作用的玻璃将阳光聚集在一张纸上时,很容易就会把纸点燃。设想将玻璃替换成传感器的镜头,将纸替换成光电三极管,这样我们就很容易理解为什么将调制的接收器指向阳光时它就不能工作了,这是周围光源使其饱和了。
调制的LED改进了光电传感器的设计,增大了检测距离,扩展了光束的角度,人们逐渐接受了这种可靠易于对准的光束。到1980年,非调制的光电传感器逐步就退出了历史舞台。
红外光LED是效率最高的光束,同时也是在光谱上与光电三极管最匹配的光束。
但是有些传感器需要用来区分颜色(如色标检测),这就需要用可见光源。
我们可以将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。将收音机调到某台,就可以忽略其他
的无线电波信号。经过调制的LED发射器就类似于无线电波发射器,其接收器就相当于收音机。
人们常常有一个误解:认为由于红外光LED发出的红外光是看不到的,那么红外光的能量肯定会很强。经过调制的光电传感器的能量的大小与LED光波的波长无太大关系。一个LED发出的光能很少,经过调制才将其变得能量很高。一个未经调制的传感器只有通过使用长焦距
直反式的玻璃光纤,其检测头处的光纤束是随意布置的。直反式的塑料光纤,其光纤束是沿光纤长度方向一根挨一根布置。
光纤的特殊应用
由于光纤受使用环境影响小并且抗电磁干扰,因而能被用在一些特殊的场合,如:适用于真空环境下的真空传导光纤(VFT)和适用于爆炸环境下的光纤。在这两个应用中,特制的光纤安装在特殊的环境中,经一个法兰引出来接到外面的传感器上,光纤和法兰的尺寸多种多样。本安型传感器,如NAMUR型的传感器,可直接用在特殊或有爆炸性危险的环境中。
玻璃光纤
玻璃光纤由一束非常细(直径约50μm)的玻璃纤维丝组成。典型的光缆由几百根单独的带金属外皮玻璃光纤组成,光缆外部有一层护套保护。光缆的端部有各种尺寸和外形,并且浇注了坚固的透明树脂。检测面经过光学打磨,非常平滑。这道精心的打磨工艺能显著提高光纤束之间的光耦合效率。
玻璃光纤内的光纤束可以是紧凑布置的,也可随意布置。紧凑布置的玻璃光纤通常用在医疗设备或管道镜上。每一根光纤从一端到另一端都需要精心布置,这样才能在另一端得到非常清晰的图像。由于这种光纤费用非常昂贵并且多数的光纤应用场合并不需要得到一个非常清晰的图像,所以多数的玻璃光纤其光纤束是随意布置的,这种光纤就非常便宜了,当然其所得到的图像也只是一些光。
塑料光纤
塑料光纤由单根的光纤束(典型光束直径为0.25到1.5mm)构成,通常有PVC外皮。它能安装在狭小的空间并且能弯成很小的角度。
多数的塑料光纤其检测头都做成探针形或带螺纹的圆柱形,另一端未做加工以方便客户根据使用将其剪短。邦纳公司的塑料光纤都配有一个光纤刀。不像玻璃光纤,塑料光纤具有较高的柔性,带防护外皮的塑料光纤适于安装在往复运动的机械结构上。塑料光纤吸收一定波长的光波,包括红外光,因而塑料光纤只能传输可见光。
镜头的机械屏蔽手段,使接收器只能接收到发射器发出的光,才能使其能量变得很高。相比之下,经过调制的接收器能忽略周围的光,只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。
未经调制的传感器用来检测周围的光线或红外光的辐射,如刚出炉的红热瓶子,在这种应用场合如果使用其它的传感器,可能会有误动作。
如果一个金属发射出的光比周围的光强很多的话,那么它就可以被周围光源接收器可靠检测到。周围光源接收器也可以用来检测室外光。
与玻璃光纤相比,塑料光纤易受高温,化学物质和溶剂 Nhomakorabea影响。
对射式和直反式光纤玻璃光纤和塑料光纤既有“单根的”-对射式,也有“分叉的”-直反式。单根光纤可以将光从发射器传输到检测区域,或从检测区域传输到接收器。分叉式的光纤有两个明显的分支,可分别传输发射光和接收光,使传感器既可以通过一个分支将发射光传输到检测区域,同时又通过另一个分支将反射光传输回接收器。
LED(发光二极管)
发光二极管最早出现在19世纪60年代,现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。LED就是一种半导体元件,其电气性能与普通二极管相同,不同之处在于当给LED通电流时,它会发光。由于LED是固态的,所以它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED的光电传感器能被做得更小,且比白炽灯传感器更可靠。不象白炽灯那样,LED抗震动抗冲击,并且没有灯丝。另外,LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的
光纤
安装空间非常有限或使用环境非常恶劣的情况下,我们可以考虑使用光纤。光纤与传感器配套使用,是无源元件,另外,光纤不受任何电磁信号的干扰,并且能使传感器的电子元件与其他电的干扰相隔离。
光纤有一根塑料光芯或玻璃光芯,光芯外面包一层金属外皮。这层金属外皮的密度比光芯要低,因而折射率低。光束照在这两种材料的边界处(入射角在一定范围内,),被全部反射回来。根据光学原理,所有光束都可以由光纤来传输。
在早期,色标传感器使用白炽灯做光源,使用光电池接收器,直到后来发明了高效的可见光LED。现在,多数的色标传感器都是使用经调制的各种颜色的可见光LED发射器。经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离,这是因为检测距离是一个非常重要的参数。未经调制的传感器可以用来检测小的物体或动作非常快的物体,这些场合要求的响应速度都非常快。但是,现在高速的调制传感器也可以提供非常快的响应速度,能满足大多数的检测应用。
两条入射光束(入射角在接受角以内)沿光纤长度方向经多次反射后,从另一端射出。另一条入射角超出接受角范围的入射光,损失在金属外皮内。这个接受角比两倍的最大入射角略大,这是因为光纤在从空气射入密度较大的光纤材料中时会有轻微的折射。光在光纤内部的传输不受光纤是否弯曲的影响(弯曲半径要大于最小弯曲半径)。大多数光纤是可弯曲的,很容易安装在狭小的空间。
一部分。(激光二极管除外,它与普通LED的原理相同,但能产生几倍的光能,并能达到更远的检测距离)。LED能发射人眼看不到的红外光,也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
经调制的LED传感器
1970年,人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点,就是它能够以非常快的速度来开关,开关速度可达到KHz。将接收器的放大器调制到发射器的调制频率,那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。
超声波传感器
声波传感器所发射和接收的声波,其振动频率都超过了人耳所能听到的范围。它是通过计算声波从发射,经被测物反射回到接收器所需要的时间,来判断物体的位置。对于对射式超声波传感器,如果物体挡住了从发射器到接收器的声波,则传感器就会检测到物体。与光电传感器不同,超声波传感器不受被测物透明度和反光率的影响,因此在许多使用超声波传感器的场合就不适合使用光电传感器来检测。