一文读懂光电传感器的应用.docx

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1、一文读懂光电传感器的应用网络转载导语：光电传感器是一种小型电子设备，各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。它主要是利用光的各种性质，检测物体的有无和外表状态的变化等的传感器。光电式传感用具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。光电是一种小型电子设备，各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。它主要是利用光的各种性质，检测物体的有无和外表状态的变化等的传感器。光电式传感用具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。光电传感器光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三局部组成。把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助

2、光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电效应原理光电元件是光电传感器中最重要的组成局部，它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性，光是由光速运动的光子所组成，当物体受到光线照射时，其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态，自身的电性质也会发生改变，这样的现象称为光电效应。根据电属性状态的不同变化，将光电效应分为以下三种：1外光电效应在光线作用下使电子逸出物体外表的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电元件有光电管，光电倍增管等。2光电导效应半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体，使物体的电导率发生变化，或者产生光生电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和

3、光生伏殊效应。基于光电导效应的光电元件有光敏电阻，光敏晶体管等3光生伏殊效应在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏殊效应。基于光生伏殊效应的光电元件有光电池和光敏二极管、三极管等。光电元件工作原理基于不同的光电效应，我们来看一下他们分别是怎样工作的：外光电效应器件利用物质在光的照射下发射电子的外光电效应而制成的光电器件，一般都是真空的或者充气的光电器件，如光电管和光电倍增管。以光电管为例，当入射光照射在阴极上时，单个光子把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子，进而使自由电子的能量增加。当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功时，它就可以克制金属外表束缚而逸出，形成电子发射，这种

4、电子称为光电子。只有当入射光的频率高于极限频率时，才会产生光电子。光电子产生之后，被真空管中的阳极所吸收，进而产生电流。假设此时增加光照强度，更多的光子将会照射到阴极材料，进而产生更多光电子，光电流也会相应增加。在电阻R值确定的情况下，回路中的光电流与入射光的光照强度成函数关系，进而实现光电转化，通过测量电路读取电流数，即可算出光照强度。内光电效应器件利用物质在光的照射下电导性能改变或者产生电动势的光电器件称内光电效应器件，常见的有光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。根据能带理论，自由原子中电子具有的能量状态不是任意的，电子只能存在在一定的能级上。能带分为价带、禁带和导带。电子可以在导带中流动，不

5、可以在价带中流动，在外界影响下，电子可由价带越过带隙进入到导带，进而改变导体的电阻。不同导体的带隙厚度不一样，如下列图所示，绝缘体的带隙较宽，导致电子很难从价带跃迁至导带，所以其电阻很大；金属导体没有带隙，其价带和导带相连，因此导电性能好。电子吸收光子能量后，由价带跃迁至导带进而改变导体电阻的现象称为内光电效应。利用该效应可以制作光敏电阻，通过观察电阻的变化来确定被测光量。光生伏殊效应器件光生伏殊效应简称光伏效应，指的是物体在受到光照之后产生电动势的现象。光电池是一种自发电式的光电元件，它受到光照时自身能产生一定方向的电动势，在不加电源的情况下，只要接通外电路，便有电流通过。详细的工作原理如下

6、：光伏电池在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型杂质而形成的一个大面积PN结，P区有大量的空穴，N区有大量的电子。当光照射P区外表时，假设光子能量大于硅的禁带宽度，那么在P型区内每吸收一个光子便产生一个电子空穴对，P区外表吸收的光子越多，激发的电子空穴越多，越向PN结区越少。由于PN结内电场的方向是由N区指向P区的，它使扩散到PN结附近的电子空穴对别离，光生电子被推向N区，光生空穴被留在P区。进而使N区带负电，P区带正电，形成光生电动势。假设用导线连接P区和N区，电路中就有光电流流过。光电传感器的分类光电传感器按检测方式分为漫反射型、反射板型、对射型：根据相应的检测方式有以下这些不同构造的光

7、电传感器：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的是槽形光电。发光器能发出红外光或者可见光，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期，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或者接通负载电流，进而完成一次控制动作。槽形开关的检测间隔由于受整体构造的限制一般只有几厘米。对射型光电传感器假设把发光器和收光器别离开，就可使检测间隔加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射别离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测间隔可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过途径的两侧，检测物通过期阻挡光路，收光器就动作输出一个开关

8、控制信号。反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或者反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住，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。扩散反射型光电开关它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过期挡住了光，并把光局部反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。光电传感器的根本特性包括输出电流与接收器两端电压之间的关系曲线、输出电流与发射器输入电流之间的关系曲线、

9、输出电流随温度变化的关系曲线、脉冲响应特性曲线等。光电传感器的特点在工业消费应用中有以下特点：1、检测间隔长假如在对射型中保存10m以上的检测间隔等，便能实现其他检测手段磁性、超声波等无法远间隔检测。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展检测。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，响应时间非常短。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，或者通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进展微小物体的检测和高精度的位置

10、检测。5、可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。6、可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进展检测。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展调整。光电传感器的选型光电传感器使用前的选型需考虑以下因素：检测物体1、对射型物体被测面尺寸2、回归反射型物体被测面尺寸，光泽反射才能强弱3、扩散反射型物体被测面尺寸，被测物体颜色检测方式1、对射型投光器+受光器，2、回归反射型反射板+投受光器，

11、3、扩散反射型靠物体将投出的光线反射回受光器，固需要确认是否有背景物体输出形态1、常开NO2、常闭NC3、常开NO+常闭NC4、常开NO或者常闭NC检测间隔1、对射型投光器到受光器的间隔，2、回归反射型反射板到投受光器的间隔，3、扩散反射型被测物体到投受光器的间隔控制输出1、晶体管输出NPN低电平输出，PNP高电平输出2、继电器接点输出工作电源1、直流2、沟通3、交直流通用安装连接方式1、导线引出型默认导线长度1.2m2、接插件型配接插线需要确认直线性或者L字型，导线长度其他功能延时功能E3JM附件反射板，安装配件固定安装传感器使用随着自动化消费程度的不断进步,对传感器的要求也在不断进步,这就促使光电传感器不得不随着时代步伐而更新,改善光电传感器性能必须朝着高灵敏度高准确度响应速度快互换性好的方向开展