光电式传感器的应用

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光电池应用举例
（1）太阳电池电源
太阳电池电源系统主要由太阳电池方阵、蓄电池组、调节 控制和阻塞二极管组成。如果还需要向交流负载供电，则加一 个直流－交流变换器，太阳电池电源系统框图如图。
调节控制器 阻塞二极管
太阳 电池 方阵 直 流 负 载 逆 变 器 交 流 负 载
太阳能电池电源系统
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光敏器件的具体应用
(1) 测量工件表面的缺陷 (2) 测量转速 (3)光电数字转速表 (4)烟尘浊度连续监测仪
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(1) 测量工件表面的缺陷
检查零件表面 缺陷的光电传 感器
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（2）光电式数字转速表
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(3)烟尘浊度监测仪
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光电池在检测和控制方面应用中的几种基本电路
图 (a) 为光电地构成的光电跟踪电路，用两只性能相 似的同类光电池作为光电接收器件。当入射光通量相同时， 执行机构按预定的方式工作或进行跟踪。当系统略有偏差 时，电路输出差动信号带动执行机构进行纠正，以此达到 跟踪的目的。
+12V R2 R5 R6
J
(b) 光电开关
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光电池触发电路
图 (c) 为光电池触发电路。当光电池受光照射时，使 单稳态或双稳态电路的状态翻转，改变其工作状态或触发器 件(如可控硅)导通。
+12V
R2 C1
R3
C2
BG3 BG2
R4
W
R5 C3
R6
BG1 R1
BG4
(c) 光电池触发电路
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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。如果烟输出信号的 强弱便可反映烟道浊度的变化。 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
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（2）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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(a)直射式;(b)透射式;(c)反射式;(d)遮蔽式 光敏器件在工业应用中的基本形式
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四种基本形式
(1)直射式如图 (a)所示,光源本身就是被测物体。被测物 体的光通量指向光敏器件，产生光电流输出。这种形式 常用于光电比色高温计中作光电器件。 (2)透射式如图 (b)所示，光源的光通量一部分由被测物 体吸收，另一部分则穿过被测物体投射到光敏器件上。 该形式常用于测量混合气体、液体的透明度、浓度等。 (3)反射式如图 (c)所示，光源发射出的光通量投射到被 测物体上，被测物体又将部分光通量反射到光敏器件上。 反射的光通量取决于被测物体的反射条件，该形式一般 用于测量工件表面的粗糙度及测量转速等。 (4)遮蔽式如图 (d)所示，光源发射出的光通量投射到被 测物体上,被测物体遮蔽光通量改变，则投影到光敏器件 上的光通量也随着改变。这种形式常用于测量位置、位 移、振动、频率等，在自动控制中用作自控开关。
R2
1 8
R1
C1
2 5G23 6 3 5 R5 C 4 3 R3
-12V (d) 光电池放大电路
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光电池自动干手器
2A ～ 51K 470uf L 39K
12V J1 M
手放入干手器 时，手遮住灯泡发 出的光，光电池不 受光照，晶体管基 极正偏而导通，继 电器吸合。风机和 J 电热丝通电，热风 吹出烘手。手干抽 出后，灯泡发出光 直接照射到光电池 上，产生光生电动 势，使三极管基射 极反偏而截止，继 电器释放，从而切 断风机和电热丝的 电源。
下图是光电数字式转速表的工作原理图。 图(a)是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘，在调 置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管 组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号，经过放大整 形电路输出整齐的脉冲信号，转速由该脉冲频率决定。
2
3
2
3
1
(a)
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1
(b)
光电数字式转速表工作原理图
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图(d)为光电池放大电路。在测量溶液浓度、物体色度、 纸张的灰度等场合，可用该电路作前置级，把微弱光电信号 进行线性放大，然后带动指示机构或二次仪表进行读数或记 录。 +12V
W C2 R4 7 在实际应用 中，主要利用光 电池的光照特性、 光谱特性、频率 特性和温度特性 等，通过基本电 路与其它电子线 路的组合可实现 或自动控制的目 的。
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光照度计
农作物日照时数测定。 输出接单片机的I/O口， 每2分钟对此口查询1次， 为高电平，计数一次，为 低电平，不计数。1天查询 720次。 无光照V0=VL 。有光照 V0=VH。
Rw
RC
V0 9013
A
RG
N H 24(h) 720
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(6)手指光反射测量心率方法
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手指光反射测量心率电路
＋5V
270 LED 68K
C
B
放 大 器
信号 变换 处理
显 示 器
光传感器
手指光反射测量心率电路图
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(7) 条形码扫描笔
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扫描笔输出的脉冲
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(8)光电转速传感器
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在待测转速的轴上 固定一个涂上黑白 相间条纹的圆盘， 它们具有不同的反 射率。当转轴转动 时，反光与不反光 交替出现，光电敏 感器件间断地接收 光的反射信号，转 换为电脉冲信号。
光电池应用
光电池主要有两大类型的应用： 将光电池作光伏器件使用，利用光伏作用直接将大阳 能转换成电能，即太阳能电池。这是全世界范围内人们所 追求、探索新能源的一个重要研究课题。太阳能电池已在 宇宙开发、航空、通信设施、太阳电池地面发电站、日常 生活和交通事业中得到广泛应用。目前太阳电池发电成本 尚不能与常规能源竞争，但是随着太阳电池技术不断发展 ，成本会逐渐下降，太阳电池定将获得更广泛的应用。 将光电池作光电转换器件应用，需要光电池具有灵敏 度高、响应时间短等特性，但不必需要像太阳电池那样的 光电转换效率。这一类光电池需要特殊的制造工艺，主要 用于光电检测和自动控制系统中。
R4
BG1 R1
ห้องสมุดไป่ตู้
W
BG2 R3
(a) 光电追踪电路
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光电开关电路
图 (b)所示电路为光电开关，多用于自动控制系统中。 无光照时，系统处于某一工作状态，如通态或断态。当光电 池受光照射时，产生较高的电动势，只要光强大于某一设定 的阈值，系统就改变工作状态，达到开关目的。 +12V R2 BG1 R1 BG2 C
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吸收式烟尘浊度检测系统原理图
平行 光源 烟道
光电 探测
放大
显示
刻度 校正
报警器
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（4）物体长度及运动速度的检测
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（5）红外自动干手器
信号处理 电信号 红外光发射 红外光接收 热风机 延时电路 继电器KM 交流 电源
红外光
红外光
手
热风
红外自动干手器电路原理框图
光电传感器的应用
光的检测 光电开关 ？？
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光电传感器的应用
特点：结构简单、质量轻、体积小、价格 便宜、响应快、性能稳定及具有很高的灵 敏度等 光电传感器按其工作原理可分为模拟式和 脉冲式两类 光电传感器在工业应用中可归纳为直射式、 透射式、反射式和遮蔽式等四种基本形式。