光电传感器课件.pptx
内容内容一、概述一、概述二、工作原理二、工作原理三、光电效应三、光电效应四、光电传感器的各种应用四、光电传感器的各种应用五、光电元件实例五、光电元件实例第1页/共27页一、概述一、概述光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它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（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。第2页/共27页概述概述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。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，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。第3页/共27页二、工作原理二、工作原理原理：是将是将被测量的变化转换被测量的变化转换成成光量的变化光量的变化，再通过，再通过光电元件光电元件把光量的变化转换成把光量的变化转换成电信号电信号的一种的一种测量装置。测量装置。光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。第4页/共27页三、光电效应三、光电效应光电转换器的转换原理是基于物质的光电转换器的转换原理是基于物质的光电效应光电效应。半导体光电效应是半导体中束缚电子在吸收光子后所产生的电学效应，即半导体光电效应是半导体中束缚电子在吸收光子后所产生的电学效应，即光生电光生电。它是各类光敏器件工作。它是各类光敏器件工作的基本原理。的基本原理。内光电效应内光电效应半导体光电效应半导体光电效应 外光电效应外光电效应 第5页/共27页第6页/共27页第7页/共27页第8页/共27页第9页/共27页第10页/共27页四、光电传感器的各种应用四、光电传感器的各种应用 光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式(直射式直射式)、吸收式、遮光式、反射式。、吸收式、遮光式、反射式。1 1 1 1、辐射式、辐射式、辐射式、辐射式 被测物体本身就是辐射源，所发出的光直接照在光电元件上，（或经过一定的光通路照在光电元件上），辐射强度与温度具有一定的关系。高温计第11页/共27页2 2、吸收式、吸收式光源光源被测物被测物光电元件光电元件被吸收的光通量与被测物体的透明度有关。常被吸收的光通量与被测物体的透明度有关。常用来测物体的用来测物体的混浊度混浊度第12页/共27页3 3、遮光式、遮光式x光源光源光电元件光电元件 光原发出的光经过被测物体时被遮挡部分，使得光电光原发出的光经过被测物体时被遮挡部分，使得光电元件上的光通量减弱，减弱的程度与被测物体在光学通路元件上的光通量减弱，减弱的程度与被测物体在光学通路中的位置有关。中的位置有关。测位移测位移第13页/共27页4 4、反射式、反射式光源光源被测物被测物光电元件光电元件反射光通量取决于反射表面的性质、状态和光源之间的反射光通量取决于反射表面的性质、状态和光源之间的距离。距离。表面粗糙度表面粗糙度第14页/共27页五、五、光电元件实例光电元件实例1.1.光敏电阻光敏电阻 它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质,半导体的两端装有金属电极,金属电极与引出线端相连接,光敏电阻就通过引出线端接入电路。第15页/共27页光敏电阻的光照特性用于描述光电流和光照强度之间的关系。不同光敏电阻的光照特性是不相同的。绝大多数光敏电阻的光照特性曲线是非线性的，如图所示。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，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。光敏电阻的光照特性光敏电阻的光照特性光敏电阻的光照特性曲线 第16页/共27页优点：光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外区域到红外区域，而且体积小，性能稳定，价格便宜；缺点：光照与产生的光电流之间呈非线性关系。需要外部电源，有电流时会发热。贴片光敏电阻系列 金属壳光敏电阻系列4、5、7、9、11、12、20、25第17页/共27页第18页/共27页第19页/共27页2 2、光电池、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，又称为太阳能电池。它是基于光生伏特效应制成的。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。光电池光电池第20页/共27页图所示为硅光电池的结构原理、外形及电路符号。它是用单晶硅制成的，在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型杂质而形成一个大面积的PN结，P层很薄，从而使光能穿透到PN结上。硅光电池硅光电池(a)(a)结构原理；结构原理；(b)(b)外形；外形；(c)(c)电路符号电路符号由于光线的照射，使P区带正电荷，N区带负电荷，从而在两区之间形成电位差，即构成光电池，若接于外电路中就可产生电流。第21页/共27页3 3、其它光电元件、其它光电元件光敏晶闸管光敏晶闸管导通后，即使光照消失，光敏晶闸管仍维持导通。光敏晶闸管的特点：导通电流比光敏三极管大得多，工作电压有的可达数百伏，因此输出功率大，可用于工业自动检测控制。光敏面第22页/共27页光电三级管光电三级管 光电三极管比具有相同有效面积的光电二极管的光电流 大几十至几百倍，但相应速度较二极管差。工作特点（1）光电转换（2）电流放大第23页/共27页工作原理工作原理光敏晶体管与一般晶体管很相似,具有两个PN结,只是它的基区一边做得很大,以扩大光的照射面积。当光照射在集电结上时,就会在结附近产生电子-空穴对,从而形成光电流,相当于三极管的基极电流。由于基极电流的增加,因此集电极电流是光生电流的倍,所以光敏晶体管有放大作用。第24页/共27页光电开关光电开关光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。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。第25页/共27页特征：特征：（1）辨别不透明的反光物体；（2）有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；（3）不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；（4）装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。第26页/共27页感谢您的观看。第27页/共27页
