基于单片机的光电传感器

1．方案比较与选择

图1 方案一原理图

如上图所示是方案一，采用纯模电硬件电路设计，所设计的电路没有控制模块功能，只能通过光敏电阻检测当前的环境光强是否符合一个定值之下，若光强低于设定值则蜂鸣器蜂鸣和LED闪而报警。此方案虽然输入光强定制可以调节，但是检测灵敏度不高且不可以读出当前的光强以及电阻。因此应用不强，不符合一般的应用，所以本系统设计不采用。

图2 方案二原理图

如上图是方案二，也是本系统所采用的方案。

本方案通过光敏电阻检测周围的光强变化，通过ADC0832将模拟数据转换为

数字信号送到单片机处理控制显示当前的光强变化引起的电阻的变化的电阻值，从而知道当前环境的光强值。相对方案一，此方案检测灵敏度高，准确度高且可以定量检测当前的环境光强的变化，实现起来单片机编程方便，准确度高，且可扩展性好，直观可见。

2.电路分析

总体电路图：

图3 Schematic原理图

次电路主要包括三个模块，一个是检测模块，一个是处理模块，一个是显示模块，下面将每个模块分开说明：

2．1检测模块

电路原理图如下

图4 检测模块图

ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换

芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。

ADC0832 具有以下特点：

· 8位分辨率；

· 双通道A/D转换；

· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；

· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间；

· 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；

· 一般功耗仅为15mW；

· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；

· 商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为.40°C to +85°C 其中DL是光敏电阻，当光强比较大时，光敏电阻阻值比较少，对应的输入到IN+引脚的电压相对较高，通过ADC0832模数转换器电平的比较在单片机时序的控制下输出8位的二进制数据，次8位数据代表是光敏电阻当前的阻值，根据ADC0832芯片资料以及光敏电阻光强和电阻的关系可以算出当前的环境的光强，此系统没有做这部分容，但如果加入此部分容是比较简单的，加个程序算法以及显示就可以了。

2．2处理模块

原理图如下：主要是单片机

图5 处理模块图

此模块基本是单片机，通过检测模块检测到的数据送到单片机处理，输出时序控制ADC0832进行数据的处理并将处理后的结果通过数码管显示。

2．3显示模块

原理图如下：

图6 显示模块图

此模块包括74LS138译码器以及四位一体的数码管。通过单片机控制

74LS138译码器片选和位选数码管以及单片机数据的同步输出进行并行同步显示。

系统流程图：

图7 系统框图

3电路板制作、焊接、调试

图8 光电检测系统原理图

在protel DXP 中根据画好的的电路原理图制作出PCB 电路板图纸，如下图所示：

电源按下

单片机初始化

ADC0831（0832）初始化

单片机每隔256个周期读ADC0831一次，并输出控制信号

单片机将上次8位的数据读出处理后送到数码管显

在while 循环下进行下一次ADC0831的读取，周而复始

图9 PCB面线图系统实物图如下：

图10 系统实物正面图

图11 系统实物背面图

基于51单片机的红外反射式光电传感器测速机的简易设计

光电传感器——基于红外反射式的测速机

引言在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。迄今为止,测速可分为两类:模拟电路测速和数字电路测速。随着微电子技术的发展,计算机技术的广泛应用,出现了以计算机为核心的数字测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽、工作方式灵活多变、适应面广,具有普通数字测速装置不可比拟的快速性、精确性和优越性。一：设计思路用一个红外发光二极管和一个接受红外光的二极管组成一套光电管。当检测到物表面为黑色时，反射光很弱，接收端检测到的光线可以忽略，使接收端呈现一种状态，例如开关管截止；当被检测物表面为白色时，反射光强烈，发射端发射的红外线被接收端全部接收，使接收端呈现另一种相反的状态，例如开关管开通。这两种相反的状态表现在电路中，就是高低电平组成的脉冲信号。由此，我想到用一个比较器来比较两种接受到的信号，从而输出“0”“1”两种高低电平，并把两种信号传给单片机进行统计，然后利用设定算法进行计算，最后通过数码显示管显示计算结果。二：所需模块本测速系统共有两个模块构成，一个为光电传感器部分，用于接收光信号并转换为电信号，即高低电平信号；另一个为单片机部分，用于接收高低电平信号并通过内部计算，然后再通过数码显示管显示测出的结果。（一）光电传感器部分（1）LM339工作原理及管脚图： LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端中的一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入

反射式光电传感器安装注意点

反射式光电传感器使用要注意点 1、反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光，接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2、使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高。 3、光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4、光电传感器必须安装在没有强光直接照射处，因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5、光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若在电池供电的情况下电流取值应小，此时抗干扰性下降，在结构设计时应考虑这点，尽量避免外界光干扰等不利因素。 6、安装焊接时，光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于5mm，否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。焊接时间应小于4秒。 7、光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法：根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。安装好传感器，做好工件或物体表面的取样标志，在5V工作电压下根据该型号传感器红外发射管所需的工作电流（参考值为8mA）选取负载电阻R1，红外发射管的正向压降在1.2 V左右，红外接收管负载

电阻R2取一值(参考值20k)，测量AB两点之间的电压。当光电传感器对准工件或物体表面黑色标志处，AB间的电压应控制在0.3～0.6V之间，此时光电传感器的工作状态最佳，若AB间电压小于0.3V，则将R2电阻阻值换大直到符合要求，若AB间电压大于0.6V，则相反。在工件或物体表面无黑色标记处，AB间的电压≥4.5V即可。

光电传感器的转速测量系统设计

课程设计报告题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名：学号：专业班级：指导老师：

目录 1引言 (1) 2系统组成及工作原理 (1) 2.1转速测量原理 (1) 2.2转速测量的一般方法 (3) 2.3转速测量系统组成框图 (3) 3系统硬件电路的设计 (3) 3.1脉冲产生电路设计 (3) 3.2光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.2.1光电传感器简介 (4) 3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5) 3.3测量系统主机部分设计 (7) 3.3.1单片机 (7) 3.3.2键盘显示模块设计 (9) 3.3.3串行通信模块设计 (11) 3.3.4电源模块设计 (12) 4系统软件设计 (13) 4.1程序模块设计 (13) 4.2数据处理过程 (15) 4.3浮点数学运算程序 (16) 5制作调试 (16) 6结果分析 (18) 7参考文献 (18)

1、引言随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 、系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量的一般方法一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。图2-1 转速测量框图 1．转速信号拾取转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换

RPR220反射式光电传感器的性能测试与分析

【摘要】通过给定的测量电路，检测反射式红外光电传感器在多种颜色表面的反射特性。近红外反射式光电传感器在白色、红色、绿色、蓝色、橙色、玖红、金黄、浅蓝、木板等表面反射特性相类似，没有区分度；青绿、咖啡色表面反射特性与白色表面相比较，略有差异，区分度不明显；黑色表面与上述各种颜色表面差异最大，区分度明显。提高发射管工作电流，可以增加传感器的有效探测范围。加装红外滤光片，能降低环境光对检测结果的影响。【关键词】红外线；反射式；光电传感器序言在机器人竞赛和电子设计竞赛中经常会用到反射式红外光电传感器[1]。反射式红外光电传感器是利用检测反射光强度进行工作的，反射光的强弱与发射管工作电流、反射距离、反射面材料及传播介质特性等因素相关。在一般工作环境中，传感器检测结果受环境照度强弱变化的影响。 rpr220是日本罗姆（rohm）株式会社生产的一款常用反射式红外光电传感器[2]，中心波长800nm，属于近红外传感器。本文通过给定的测试电路，测出rpr220传感器在不同颜色表面及木材表面的反射特性。 1、实验方法测试电路中，vcc取+5v，rx取20kω[3]，改变红外发光管工作电流、传感器与反射面之间的距离、反射面材料与颜色及环境光的照度强弱等因素，记录输出电压变化，以判别传感器的工作状态。实验均在晴天室内操作，室温26℃。测试红外发光管不同工作电流对传感器性能影响时，室内环境光照度为400lx，照度误差10%。测试各种反射面对传感器性能影响时，发射管取额定工作电流10ma。检测环境光、红外滤光片对传感器性能影响时，发射管电流10ma，传感器距离白色反射面高度15cm。测量仪表为victor1010a、vc890d。 2、实验结果分析图1是白色反射面的特性曲线，发射管电流5ma时，处于欠电流工作状态，曲线最低点，检测距离3mm，输出电压1.4v；发射管电流10ma曲线，检测距离3mm～10mm，输出电压≤0.3v；发射管电流15ma曲线，检测距离3mm～14mm，输出电压≤0.3v。图2是黑色反射面的特性曲线，发射管电流15ma曲线，检测距离5mm，输出电压为最小值3.51v。发射管工作电流增强，近距离检测易引起“镜面反射”效应。图3～图5是各种颜色反射面的测试特性曲线图，黑色表面与其他颜色表面，反射特性区分明显。红色、绿色、蓝色、橙红、玖红、金黄、浅蓝、木板与白色表面之间的反射特性，几乎没有差别。青绿、咖啡与白色表面反射特性略有差别，区分度不明显，易受环境照度变化影响。图6是传感器接收窗前侧是否加装红外滤光片，传感器尾部是否遮光处理，对检测性能性能影响的特性曲线图。传感器红外接收管正面环境光照度，从20lx增加到1547lx，无红外滤光片时，检测输出电压从4.36v递减至1.94v；加装威特郎ir800滤光片，环境光照度从17lx变化到1500lx，输出电压从4.6v减小至3.28v。加装红外滤光片后，输出电压变化量减少约1.1v。红外滤光片可有效滤除可见光中的红外线部分，降低环境照度变化对检测结果的影响。rpr220传感器尾部有无遮光处理，对检测结果没有影响。 3、结语红外反射式光电传感器用于导航轨迹识别时，其轨迹宜用黑色与其他颜色组成。实验检测结果表明，rpr220在白色与黑色组成的反射面，有效检测距离为3mm～11mm时，距离小于3mm时为盲区，最佳检测距离为7mm，红外发射管不宜工作于欠电流状态，在散热许可条件下适当提高发射管工作电流，可以增加传感器有效探测范围。

光电传感器的发展及其应用

光电传感器的发展及其应用摘要：光电式传感器（photoelectric transducer），基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。关键词：光电传感器、光电效应、发展、应用实例 1 引言光电传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前，世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 2 光电传感器原理及应用 2.1光电式传感器光电传感器又称光传感器，其基本原理是以光电效应为基础，通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，它的基本结构如图1，它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源，光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高,反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛[1]。图 1

光电传感器的电源要是一个恒光源，电源稳定性的设计至关重要，电源的稳定性直接影响到测量的准确性，常用光源有以下几种： ⑴、发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 ⑵、丝灯泡这是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。 ⑶、激光激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时，还必须配备适当的测量电路。测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流。不同的光电元件，所要求的测量电路也不相同。下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路。半导体光敏电阻可以通过较大的电流，所以在一般情况下，无需配备放大器。在要求较大的输出功率时，可用图2所示的电路。图3（a）给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路。当入射光强度缓慢变化时，光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的，温度的变化将造成电桥输出电压的漂移，必须进行补偿。图中一个光敏二极管做为检测元件，另一个装在暗盒里，置于相邻桥臂中，温度的变化对两只光敏二极管的影响相同，因此，可消除桥路输出随温度的漂移。光敏三极管在低照度入射光下工作时，或者希望得到较大的输出功率时，也可以配以放大电路，如图3所示。图2 图3 由于光敏电池即使在强光照射下，最大输出电压也仅0.6V，还不能使下一

光电传感器转速测量系统设计

专业课程设计题目光电传感器的转速测量设计院系：自动化学院专业班级：小组成员：指导教师：日期：2012年10月8---2012年10月19

一．课程设计描述采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。三．主要元器件实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个小按键 4个 ULN2003 1个电阻若干发光二极管 1个三极管（NPN） 4个排阻 1个四．原理阐述 4.1系统简述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。设计思路：（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。（2）对光电开关信号整流放大。（3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。（4）显示电路采用单片机动态显示。

4.2转速测量原理在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。图2.1 系统的原理框图五．系统硬件电路的设计系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计

光电传感器的原理及应用

光电传感器的原理与应用学院：班级：学号：姓名：指导老师：

电感式传感器的原理及应用摘要：将被测量变化转换成电感量变化的传感器，称为电感式传感器。电感它利用电磁感应原理将被测非电量(位移、压力、流量、振动等)转换为线圈自感系数L 或互感系数M 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。其工作流程图如下所示：关键字：电感测微仪、原理、应用，发展正文： 1.电感式传感器的原理、组成及特点电感式传感器由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。电感式传感器具有以下特点：（1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。（2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。（3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%-0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 2.电感式传感器的类别及其在实际生活中的应用常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 1、变间隙型电感传感器这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。原理图如下所示：输入量（温度、压力等） LC 振荡电路测量电路输出（电压、电流的变化量）

反射式光电传感器使用及测试注意事项

反射式光电传感器使用及测试注意事项 1·反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光，接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2·使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高。 3·光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4·光电传感器必须安装在没有强光直接照射处，因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5·光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若取值太小一是抗干扰性下降，二是对接收管的要求严。 6·光电传感器长时间工作时红外接收管的最大工作电流不应超过 250μA。 7·安装焊接时，光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于 5mm，否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。 8·光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法：根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。安装好传感器，做好工件或物体表面的取样标志，在5V工作电压下根据该型号传感器红外发射管所需的工作电流选取负载电阻R1 (红外发射管的正向压降在（1～1.3 V)，红外接收管负载电阻R2取一值，测量AB两点之间的电压。当光电传感器对准工件或物体表面黑色标志处，AB间的电压应控制在0.3～0.6V之间，此时光电传感器的工作状态最佳，若AB间电压小于0.3V，则将R2电阻阻值换大直到符合要求，若AB间电压大于0.6V，则相反。在工件或物体表面无黑

传感器原理与应用习题第8章光电式传感器

传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第 3 版）贾伯年主编，及其他参考书第8 章光电式传感器 8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合，用方框图表示光电式传感器的组成。 8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应？答：外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化的现象。光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。 8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。答：光电池：光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它有较大面积的PN 结，当光照射在PN 结上时，在结的两端出现电动势。当光照到PN 结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N 区聚积负电荷，P 区聚积正电荷，这样N 区和P 区之间出现电位差。 8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能？它们对正确选用器件有什么作用？ 8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件？试举例说明。答：不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，一般在自动控制系统中用作光电开关。光谱特性与光敏电阻的材料有关，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。 8-6 简述CCD 图像传感器的工作原理及应用。 8-7 何谓PSD ？简述其工作原理及应用。 8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。 8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。 8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。答：模拟式（透射式、反射式、遮光式、辐射式）、开关式。应用：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。 8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。 8-12 试说明图8-33（b）所示光电式数字测速仪的工作原理。（1 ）若采用红外发光器件为光源，虽看不见灯亮，电路却能正常工作，为什么？（ 2 ）当改用小白炽灯作光源后，却不能正常工作，试分析原因。

光电传感器的原理、功能特点等应用

光电传感器的原理、功能特点等应用光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。光电传感器因为采用光学原理，因此其采集结果更精准、快速。特点：光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、

气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此应用广泛。工作原理：由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换光电式传感器分类： ⑴反光板型光电开关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。 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

反射式光电传感器

?反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内，在其前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。目录 ?反射式光电传感器的工作原理 ?反射式光电传感器的特点 ?反射式光电传感器的应用 ?反射式光电传感器的使用注意事项反射式光电传感器的工作原理 ?反射式光电传感器的工作原理：自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需要的信息。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。反射式光电传感器的特点 ?1、安装接线简便 2、安装使用时便于光路对齐 3、不受被检物的形状、颜色和材质影响 4、相对于对射式光电传感器，节省安装使用空间反射式光电传感器的应用 ?反射式光电传感器广泛应用于点钞机、限位开关、计数器、电机测速、打印机、复印机、液位开关、金融设备、娱乐设备（自动麻将机）、舞台灯光控制、监控云台控制、运动方向判别、计数、电动绕线机计数、电能表转数计量反射式光电传感器的使用注意事项 ?1、被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。 2、使用中反射式光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样反射式光电传感器的转换效率最高。 3、反射式光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。 4、反射式光电传感器必须安装在没有强光直接照射处，因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。 5、反射式光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若在电池供电的情况下电流取值应小，此时抗干扰性下降，在结构设计时应考虑这点，尽量避免外界光干扰等不利因素。

光电传感器应用

浙江工业职业技术学院

消除或削弱背景光及温度等因素的影响。二、应用举例 1．光电比色温度计（光源本身是被测物）（1）问题的提出：高温测量，物体辐射出的光波与温度有关。（2）原理：根据热辐射定律，使用光电池进行非接触测温。根据有关的辐射定律，物体在两个特定波长λ1、λ2上的辐射程度 Iλ1、Iλ2之比与该物体的温度成指数关系。 Iλ1/Iλ2=K1e-K2/T 由光路图及电路原理框图介绍其原理，注意参比信号。2．光电式烟尘浓度计（透射式）（1）问题的提出：为了控制和减少烟尘的排放量和节能的要求，对烟尘的监测是必须的。（2）通过光路及电路原理框图介绍其原理，注意参比信号，由于两个通道结构完全一样，所以在最后运算U1/U2值时，上述误差可自动抵消，减小了测量误差。 3．光电式转速表（反射式）（1）问题的提出：由于机械式转速表和接触式电子转速表精度不高，且影响被测物的运转状态，已不能满足自动化的要求。光电式转速计可用于测量高转速而又不影响被测物；（2）通过光路及电路原理框图介绍其原理： a）选用光电二极管（响应时间短）用于高频调制信号测量；

b）数字量测量，不用参比信号。 4．光电式边缘位置检测器（遮挡式）（1）问题的提出：光电式边缘位置检测器是用来检测带型材料在生产过程中偏离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号。（2）通过光路及转换电路介绍其原理： a）光路一半遮挡一半透过； b）桥路及运算放大器组成，接入参比光敏电阻； c）光敏电阻一般不能作模拟量测量，这里限用于控制。三、总结以上各例使学生建立光路系统与电路结合的概念，并能举一反三、灵活应用。小结： 1、光电式传感器的应用类型 2、应用举例

光电传感器测量系统的设计

光电传感器测量系统的设计检测技术与应用课程设计报告系别自动化工程系班级姓名学号指导教师 20XX年1月一、设计目的 1、了解光电式传感技术的基本原理，掌握光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池传感器等的结构、原理、特性及使用注意事项。掌握光电效应的概念。 2、了解各种光电元件的性能参数指标及一些其他特性。 3、掌握数字光照度计的使用方法。 4、了解典型传感器的技术指标，重点掌握传感器的设计要求。 5、掌握正确调试电路的方法。 6、掌握常用仪器设备的正确使用方法，利用开放式传感器实验箱更具体的了解光电传感器的工作原理和应用，学会简单传感器控制电路的实验调试和整机指标测试方法，提

高动手能力。 7、掌握基本的传感器设计方法，进一步了解常规敏感元器件的工作原理和特性。二、设计任务及要求 1. 测量光照强度与电压的关系并作出正确的曲线及图表。 2. 根据所提供的设备，正确选择传感器、相关元件。计算机、LabVIEW虚拟仪器软件和DRLAB快速可重组综合实验台为必选设备；传感器的范围已经给定，选择正确传感器并写出选择依据、其他元件可根据自己需求自行选择；尽量写出其他可以实现测量目的的其他相关传感器。 3. 论述基本原理，并画出相关电路图。论述本次设计中所设计到的所有相关知识概念及原理；电路图参考教材电路自己设计。 4. 按照电路原理图在开放式传感器实验箱中搭建电路。在调试电路时注意各元件的性能参数指标，避免损坏。光电传感器在不同的光强不同的温度下所对应的电阻值均不相同，不同的环境下所得到的结果差别较大，但对结果进行分析得出的特性与光电传感器特性相一致，因所处环境的差别本结果仅作为参考。

光电传感器的应用与发展

光电传感器的应用与发展一、引文光电传感器主要作为一种检测装置，目前常用的光传感器类型主要有光电管、光电倍增管和半导体光敏元件。由于它具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小，已经获得了广泛应用。 1. 工作原理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的，一般情况下，它有三部分组成，可分为发送器、接收器和检测电路。投光器发出的光束被物体阻断或部分反射，受光器最终作出判断，发射器发射光束一般来源于半导体的光源一一发光二极管和激光二极管，光束不间断的发射或改变脉冲宽度，接收器有光电二极管或光电三极管组成，在接收器前面装有光学元件一一透镜或光圈，在其后面检测电路，滤出有效信号和应用信号，实现控制。图1光电传感器的四种基本形式光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。如自动门传感、色标检出等。 2. 结构与分类

在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流, 理现象称为光电效应。通常把光电效应分为三类：在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。件有光电管、光电倍增管等。图3光敏电阻基本结构在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。研究现状与前景 1. 工作特点 1) 检测距离长。在对射型中保留 10m 以上的检测距离等，便能实现其他检测手段。 2) 对检测物体的限制少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃 ?塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。 3) 响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间。 4) 分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现即光生电。这种物基于外光电效应的光电元图2光电管基本结构在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。件有光敏电阻、光敏晶体管等。基于内光电效应的光电元电极? (ELECTRaOB■ CDS -申哙期蚪整 h 环誉ix 冲代电 2C 土防利脂，胶恒E 弓如 GLUE)

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380n m-780n m，发射波长为780n m-1m m的长射线称为红外线，省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为 1.漫反射式光电开关漫反射光电开关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，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。引起理想漫反射的光度分布局部较强漫反射时的光度分布

2.镜反射式光电开关镜反射式光电开关亦是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.对射式光电开关对射式光电开关包含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。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关槽式光电开关通常是标准的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，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。型号说明

光电传感器应用论文

光电传感器概况: 在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。现代电测技术日趋成熟，由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点，已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰，在交流测量时，频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求，在激光技术迅速发展的今天，已经能够解决上述的问题。磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光，是本世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术，它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低，故很多重要的应用受到限制，而激光的出现，使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。现在，利用激光已经制成了许多传感器，解决了许多以前不能解决的技术难题，使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。比如说用激光制成的光导纤维传感器，能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点，不必电源供电，这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用，也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时，若在光束传播方向存在着一个外磁场，那么光通过偏振面将旋转一个角度，这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下，偏转的角度和输出的光强成正比，通过输出光照射激光二极管LD，就可以获得数字化的光强，用来测量特定的物理量。正文一、工作原理

红外反射式光电传感器特性与工作原理

红外线接收头传感器在小车导航中的应用广州市大鹏电子今天又为广大朋友带来技术上的福利了，今天的福利是告诉你如何利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计，用以实现小车自动识别路线，判断并自动规避障碍，以及选择正确的路线。实验中采用与地面颜色有较大差别的线条作引导，使用反射式红外传感器感知导引线和判断障碍物。系统控制核心采用AT89C2051的单片机,系统驱动采用控制方式为单向PWM的直流电机。该技术可以应用于无人驾驶机动车，无人工厂、仓库、服务机器人等领域。自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。自动寻迹是基于自动导引小车（AGV—auto-guidedvehicle）系统，实现小车自动识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。采用与地面颜色有较大差别的线条作引导，使用传感器感知导引线和障碍判断。传感器选择：实现机器人的视觉和接近觉功能有多种方式： 1）可使用CCD摄像头进行图象采集和识别方法，但是不适用在小体积系统使用，并且还涉及图象采集、图象识别等领域。 2）电容式接近传感器，基于检测对象表面靠近传感元件时的电容变化。 3）超声波传感器，根据波从发射到接收的传播过程中所受到的影响来检测物体的接近程度。 4）红外反射式光电传感器，它包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管（或光敏三极管）。根据使用场合的具体情况，传感器要感知的对象是物体的有无和物体的接近程度，与精确的测距系统有相似之处，但又有不同，只要求判断出简单的阈值或提供远、近分档的距离。因此使用较简单的接近传感器实现小车寻迹和避障是有依据可循的并且是可行的。为了简单起见，系统中使用了八个红外反射式光电传感器，其中三个用于寻迹，三个用于障碍判断，

(完整版)生活中传感器简单应用举例

传感器传感器在生活中的应用之十大实例及应用： 1.楼梯走道：电灯的触摸开关。功能：使在人手或是其他的导电物体的接触下方能通电（这是我自己想的，不知事实是否如此。），此举为节约能源做出巨大贡献。 2.电饭锅：功能：到达沸腾温度（居里点）即停止加热。在某种材料的硬件支持下，使得具有这种功能，才使得人类做出伟大的进步！ 3.电子天平：功能：无需复杂操作，就能很快称出物体的质量，而且一般来说很精确。这是因为在电子称下安装压力传感器再加上一些电子系统，使得能又快又好的称出质量，一切都得益于传感器的发展。 4.电子温度计：功能：简单快捷精确测量人体体温。在电子温度计内部加入红外传感器，由于人体在不同温度下发射红外线的强度等因素皆有不同，利用此特点即可使用红外传感器。 5.mp4上的触摸键：功能：无需原来的机械按压，即可进行操作，使机身的寿命更长久，尤其是“按键”更是长久！原理暂时还不是很清楚，不过可想而知应该是传感器的功劳！ 6.手机的触摸屏：功能：分好几种，有的是点触摸，有的是面触摸，不尽相同，不过原理应该是差不多，只是硬件材料上的支持有所不同，所以出现不同的操作方式，不过说回来还是传感器在发挥

作用。 7.电熨斗：功能：熨烫衣物，使衣物保持整洁。不过在加热中有一个问题需要解决，那就是加热温度的问题，所以另一种温度传感器应运而生，在达到一定温度时，就会出现断电使温度保持在一定的范围内，此举与电饭锅有异曲同工之妙！ 8.汽车称重：功能：在渡口为汽车称重，既是用上此种传感器，压力传感器使得即使是很重的物体也能在短时间内准确称出，此为大型的压力应变片的应用。 9.自动门：功能：在一些重要场合就会有自动门的身影，当人靠近时就会自动根据情况开关门。这些门上应该是会安装上人体传感器，当有人靠近时，就会有情况发生，所以会自动开门，当然这也是结合了若干电子系统的成果。 10.厕所小便池：功能：当人靠近时就会现有一股水流出现，当人离开时就会第二次冲水，此举为厕所的节水以及洁净做出了巨大贡献，应该是结合光电传感器以及电子系统的成果。综上：我们可以发现，每一种先进元件在进行应用时，都应该要结合以电子系统，才能发挥作用。