光电传感器的应用举例
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硅呈导通状态，电灯亮。
T2之间呈断开状态；天暗后，光敏电阻阻值增加，
R1 、C1为保护双向可控硅
的吸收电路。
13
正常强度光照在光敏电阻上，因阻值较小，端压小 于0.5V，电路中三极管截止，即流过三极管T和小 白炽灯泡的电流趋于零，灯暗，当光照逐渐变暗， 光敏电阻阻值变大，三极管逐渐导通，流过三极管 和灯的电流逐渐变大，灯D逐渐变亮。入射光敏电 阻的照度为零时，灯最亮。 二极管D的作用是保护 三极管，防止大反向电 压加在三极管的be两极。
8.6 光电传感器的应用举例
由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多， 又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠 性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、 光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出 现和成功应用，使得光电传感器在检测和控 制领域得到了广泛的应用。按其接收状态可 分为模拟式光电传感器和脉冲光电传感器。
极管及光电三极管平面时，出于液体的折
射，光电三极管接
收到红外信号由此
获得液位信号。
7
例3：感烟传感器(火灾报警器的一部分) 由红外
发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一
平面上(有一定角度)。在无烟状态时，光电三极
管接收不到红外线；
当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感
烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，
电 源
红外线
声 光 报 警
光源
红外接收器
报警系统
有人遮挡：报警
22
例15：大米分选机
大米及杂质
在光照下，
发出不同
振动机
放 大 器
控制 电路
光信号
光传感器
探头 光源
滑槽
光箱 背景板 气动电磁阀
驱动器
杂质
废弃箱
气源
23
例16：可逆计数器
物件
E1 E 2
出入场人数统计
运动方向
24
A1 B1 A2 B2
39
采用摄像机利用三角法测量物体位置。
图3.118 三角法原理测量物体位移及轮廓
40
用三角法测量工件轮廓。
图3.119 三角法三维轮廓尺寸测量
41
采用面阵式CCD摄象机利用投影法测量
物体三维表面形貌 。
图3.120 投影法测量物体三维形貌
42
用莫尔条纹法来测量物体的三维形貌。
图3.121 莫尔条纹法测量物体的三维形貌
显示
报警器
烟筒
26
光源
光电元件
例18：工件表面粗糙
度及尺寸测量
工件
L
光电元件阵列 透镜
O
h
光源 透镜 挡光板 物镜 工件
27
O
其他应用——对射式光电开关
门窗防盗控制
自动扶梯自动启停
汽车通过检测
汽车喷涂控制
28
对射式光电开关
鉴别不同高度物体
高度判别
料位控制
缺件剔除
29
远距对射式光电开关
围墙监护警戒
影片声音重放过程
例11：注油液位控制装置
DF
光电传感器 透明玻璃管 光敏二极管
电磁阀 灯泡 油箱 透明玻璃管 紧固螺钉
RP1 500k VD2 2CP11
R1
R2
200k
3DG 6
K
VT 1
K1
DF
24V
光电 传感器
VD1
2CU 2
VT 2
3DG12
100u
C1
19
例12：测量心率
脉搏跳动-生物组织血液 量变化-传输光的性能变化 变化速率-心率 手指光反射强度变化的测量
35
光电开关式标志传感器
透明薄膜上标志检测
电度表转速检测
标志检测
仪表指针位置检测
36
光幕传感器
自动装配机的侵入检测
机器人工作区安全检测
车库门车辆通过检测
37 上料机和卸料机的侵入检测
光幕传感器
贴片机的侵入检测
38
固态图象传感器的应用：
用CCD线阵型摄象机作流水线零件尺寸在线检测。
图3.117 CCD线阵摄象机作二维零件尺寸在线检测
极管的光电流使R2上产生接近电源的电压，
BG导通，继电器吸合，发出报警信号。
11
这种装置同样可以安装在门窗上起防盗报
警作用。
12
例6：自动照明灯
D1为触发二极管，触发电压约30v左右。在白天
时，光敏电阻的阻值低，其分压低于30v(A点)，
触发二极管截止，双向可控硅无触发电流，T1、 A点电压大于30v，触发二极管导通，双向可控
库房卫士
安全警戒
30
扩散反射式光电开关
料位控制
烟雾报警
带材对中控制
缺料检测
31
扩散反射式光电开关
斜度检测
裂缝检测
镜面反射式光电开关
透明玻璃瓶检测
长度控制
32
限距式光电开关
产品计数
液位检测
气流量监测
检测有无盖
33
限距式光电开关
料径控制
行程控制
转速监测
超速或滞速判别
34
槽型光电开关
定长剪切
起重机位置控制 脉冲发生器
14
例7：路障灯、航标指示灯电路 白天光敏电阻阻值低，BGl截止，BG2也
截止，双向可控硅处于断的状态，当天黑
时，光敏电阻阻值增加， BGl与BG2 相
继导通，双向可控硅
有触发电流而处于导 通状态，灯亮。
15
例8：路灯自动控制器
路灯
220V
CJD-10
8V
C1 200u R1 470k R2 200k C2 200u 2CR
蓄电池组
发电装置： 单体太阳能电池——太阳电池组件——阵列 调节控制器：充放电自动控制
阻塞二极管：避免蓄电池对太阳电池放电
17
例10：光电管在电影放映机上的应用
声迹 光电管
放 大 器
光源 影片
录制：声音-机械振动-通过光束宽度变换-记录在 电影胶片上-宽度不同的影像声迹 重放：光-声迹-光电管
18 声迹宽度起伏变化-光线强弱变化-光电流变化
光电三极管接收到红外线，给出烟雾报警信号。
8
例4：光电开关的应用 下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实 例。除记数外，还可进行位置检测(如装配 体有没有到位)、质量检查(如瓶盖是否压
上，标签是否漏贴等)。
9
下图为为自动切断控制的实例。 可以根据被测物的特定标记进行自动控制 (如根据特定的标记检测后进行自动切断、 封口等)。
通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得被测转 速 n=f/N n—转速； f—脉冲频率； N—圆盘孔数。
4
5
测速也可以采用反射式：只要用白纸画上 黑道的圆纸贴在旋转体上即可。 其测量电路与透射式相同
调制盘
(a)
(b)
(c )
6
例2：光电液位检测 在液体未升到发光二极管及光电三极管平 面时，红外发光二极管发出的红外线不会 被光电三极管接收；当液位上升到发光二
1
光电传感器在工业上的应用可归纳为 吸收式、遮光式、反射式、辐射式 四种基本形式。下图表明了四种形
式的工作方式。
2
3
例1：直射式光电转速传感器
它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组
成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源
发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元
件上，光敏元件将其转为电信号输出。
光电开关主要用于自 动包装机、自动灌装 机、自动封装机、自 动或半自动装配流水 线等自动化机械装置。
10
例5：防盗报警电路
将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源
开关于隐蔽的地方，当需要防盗时将开关合上。
平时由于挡板插入槽口，光电三极管仅有暗电
流，BG不导通，继电器J不吸合。当小偷撬开
抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三
5V
270
发射光
反射光
手指
光发射器
光检测器
LED
68k
C
信号 变换 处理
显 示
B
光传感器
20
例13：条形码扫描笔
发光二极管
光敏三极管 扫描笔 条形码卡片
条形码 光电扫描笔 扫描方向
UOUT
脉冲列
21
例14：红外线警戒报警器
VD2 2CP10 +V
滤光片
凸透镜
R1 R2 51k R310k VD1 2CU VT2 VT1 3AX31 RP1 10k S K2 9V K K1
各点波形
传感器工作状态
1、无物体 2、遮挡 E1 3、遮挡 E1、E2 4、遮挡 E2 5、物体离去
A1
0 1 1 0 0
B1
0 0 1 1 0
A2
0 1 1 0 0源自文库
B2
0 0 1 1 0
A3
0 0 1 0 0
B3
0 0 1 0 0
25
逻辑关系
例17：吸收式烟尘浊度检测仪
白炽平 行光源
光检测
放大
刻度校正
43
图3.122 莫尔条纹结构例
44
P178 1、9、10、11
45
R3 10k R5 4.3k BG2
R7 10k
C3 100u
R4 57k BG1
J
BG3 BG4 R6 25k R8 280k
天黑：BG1导通，J动作，路灯亮； 天亮：光电池电动势，BG1截止J释放，路灯灭。 16
例9：太阳能电池电源系统
阻塞二极管
调节控制器 太阳 电池 方阵 直 流 负 载 逆 变 器 交 流 负 载
T2之间呈断开状态；天暗后，光敏电阻阻值增加，
R1 、C1为保护双向可控硅
的吸收电路。
13
正常强度光照在光敏电阻上，因阻值较小，端压小 于0.5V，电路中三极管截止，即流过三极管T和小 白炽灯泡的电流趋于零，灯暗，当光照逐渐变暗， 光敏电阻阻值变大，三极管逐渐导通，流过三极管 和灯的电流逐渐变大，灯D逐渐变亮。入射光敏电 阻的照度为零时，灯最亮。 二极管D的作用是保护 三极管，防止大反向电 压加在三极管的be两极。
8.6 光电传感器的应用举例
由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多， 又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠 性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、 光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出 现和成功应用，使得光电传感器在检测和控 制领域得到了广泛的应用。按其接收状态可 分为模拟式光电传感器和脉冲光电传感器。
极管及光电三极管平面时，出于液体的折
射，光电三极管接
收到红外信号由此
获得液位信号。
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例3：感烟传感器(火灾报警器的一部分) 由红外
发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一
平面上(有一定角度)。在无烟状态时，光电三极
管接收不到红外线；
当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感
烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，
电 源
红外线
声 光 报 警
光源
红外接收器
报警系统
有人遮挡：报警
22
例15：大米分选机
大米及杂质
在光照下，
发出不同
振动机
放 大 器
控制 电路
光信号
光传感器
探头 光源
滑槽
光箱 背景板 气动电磁阀
驱动器
杂质
废弃箱
气源
23
例16：可逆计数器
物件
E1 E 2
出入场人数统计
运动方向
24
A1 B1 A2 B2
39
采用摄像机利用三角法测量物体位置。
图3.118 三角法原理测量物体位移及轮廓
40
用三角法测量工件轮廓。
图3.119 三角法三维轮廓尺寸测量
41
采用面阵式CCD摄象机利用投影法测量
物体三维表面形貌 。
图3.120 投影法测量物体三维形貌
42
用莫尔条纹法来测量物体的三维形貌。
图3.121 莫尔条纹法测量物体的三维形貌
显示
报警器
烟筒
26
光源
光电元件
例18：工件表面粗糙
度及尺寸测量
工件
L
光电元件阵列 透镜
O
h
光源 透镜 挡光板 物镜 工件
27
O
其他应用——对射式光电开关
门窗防盗控制
自动扶梯自动启停
汽车通过检测
汽车喷涂控制
28
对射式光电开关
鉴别不同高度物体
高度判别
料位控制
缺件剔除
29
远距对射式光电开关
围墙监护警戒
影片声音重放过程
例11：注油液位控制装置
DF
光电传感器 透明玻璃管 光敏二极管
电磁阀 灯泡 油箱 透明玻璃管 紧固螺钉
RP1 500k VD2 2CP11
R1
R2
200k
3DG 6
K
VT 1
K1
DF
24V
光电 传感器
VD1
2CU 2
VT 2
3DG12
100u
C1
19
例12：测量心率
脉搏跳动-生物组织血液 量变化-传输光的性能变化 变化速率-心率 手指光反射强度变化的测量
35
光电开关式标志传感器
透明薄膜上标志检测
电度表转速检测
标志检测
仪表指针位置检测
36
光幕传感器
自动装配机的侵入检测
机器人工作区安全检测
车库门车辆通过检测
37 上料机和卸料机的侵入检测
光幕传感器
贴片机的侵入检测
38
固态图象传感器的应用：
用CCD线阵型摄象机作流水线零件尺寸在线检测。
图3.117 CCD线阵摄象机作二维零件尺寸在线检测
极管的光电流使R2上产生接近电源的电压，
BG导通，继电器吸合，发出报警信号。
11
这种装置同样可以安装在门窗上起防盗报
警作用。
12
例6：自动照明灯
D1为触发二极管，触发电压约30v左右。在白天
时，光敏电阻的阻值低，其分压低于30v(A点)，
触发二极管截止，双向可控硅无触发电流，T1、 A点电压大于30v，触发二极管导通，双向可控
库房卫士
安全警戒
30
扩散反射式光电开关
料位控制
烟雾报警
带材对中控制
缺料检测
31
扩散反射式光电开关
斜度检测
裂缝检测
镜面反射式光电开关
透明玻璃瓶检测
长度控制
32
限距式光电开关
产品计数
液位检测
气流量监测
检测有无盖
33
限距式光电开关
料径控制
行程控制
转速监测
超速或滞速判别
34
槽型光电开关
定长剪切
起重机位置控制 脉冲发生器
14
例7：路障灯、航标指示灯电路 白天光敏电阻阻值低，BGl截止，BG2也
截止，双向可控硅处于断的状态，当天黑
时，光敏电阻阻值增加， BGl与BG2 相
继导通，双向可控硅
有触发电流而处于导 通状态，灯亮。
15
例8：路灯自动控制器
路灯
220V
CJD-10
8V
C1 200u R1 470k R2 200k C2 200u 2CR
蓄电池组
发电装置： 单体太阳能电池——太阳电池组件——阵列 调节控制器：充放电自动控制
阻塞二极管：避免蓄电池对太阳电池放电
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例10：光电管在电影放映机上的应用
声迹 光电管
放 大 器
光源 影片
录制：声音-机械振动-通过光束宽度变换-记录在 电影胶片上-宽度不同的影像声迹 重放：光-声迹-光电管
18 声迹宽度起伏变化-光线强弱变化-光电流变化
光电三极管接收到红外线，给出烟雾报警信号。
8
例4：光电开关的应用 下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实 例。除记数外，还可进行位置检测(如装配 体有没有到位)、质量检查(如瓶盖是否压
上，标签是否漏贴等)。
9
下图为为自动切断控制的实例。 可以根据被测物的特定标记进行自动控制 (如根据特定的标记检测后进行自动切断、 封口等)。
通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得被测转 速 n=f/N n—转速； f—脉冲频率； N—圆盘孔数。
4
5
测速也可以采用反射式：只要用白纸画上 黑道的圆纸贴在旋转体上即可。 其测量电路与透射式相同
调制盘
(a)
(b)
(c )
6
例2：光电液位检测 在液体未升到发光二极管及光电三极管平 面时，红外发光二极管发出的红外线不会 被光电三极管接收；当液位上升到发光二
1
光电传感器在工业上的应用可归纳为 吸收式、遮光式、反射式、辐射式 四种基本形式。下图表明了四种形
式的工作方式。
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例1：直射式光电转速传感器
它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组
成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源
发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元
件上，光敏元件将其转为电信号输出。
光电开关主要用于自 动包装机、自动灌装 机、自动封装机、自 动或半自动装配流水 线等自动化机械装置。
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例5：防盗报警电路
将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源
开关于隐蔽的地方，当需要防盗时将开关合上。
平时由于挡板插入槽口，光电三极管仅有暗电
流，BG不导通，继电器J不吸合。当小偷撬开
抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三
5V
270
发射光
反射光
手指
光发射器
光检测器
LED
68k
C
信号 变换 处理
显 示
B
光传感器
20
例13：条形码扫描笔
发光二极管
光敏三极管 扫描笔 条形码卡片
条形码 光电扫描笔 扫描方向
UOUT
脉冲列
21
例14：红外线警戒报警器
VD2 2CP10 +V
滤光片
凸透镜
R1 R2 51k R310k VD1 2CU VT2 VT1 3AX31 RP1 10k S K2 9V K K1
各点波形
传感器工作状态
1、无物体 2、遮挡 E1 3、遮挡 E1、E2 4、遮挡 E2 5、物体离去
A1
0 1 1 0 0
B1
0 0 1 1 0
A2
0 1 1 0 0源自文库
B2
0 0 1 1 0
A3
0 0 1 0 0
B3
0 0 1 0 0
25
逻辑关系
例17：吸收式烟尘浊度检测仪
白炽平 行光源
光检测
放大
刻度校正
43
图3.122 莫尔条纹结构例
44
P178 1、9、10、11
45
R3 10k R5 4.3k BG2
R7 10k
C3 100u
R4 57k BG1
J
BG3 BG4 R6 25k R8 280k
天黑：BG1导通，J动作，路灯亮； 天亮：光电池电动势，BG1截止J释放，路灯灭。 16
例9：太阳能电池电源系统
阻塞二极管
调节控制器 太阳 电池 方阵 直 流 负 载 逆 变 器 交 流 负 载