1、光電傳感器介紹AMHSJimmy.T（譚美輝）2010.10.25Ver.01課程內容課程目標XXXXX1. 光電傳感器 Introduction2. 光電傳感器特長3. 光電傳感器原理4. 光電傳感器分類5.光電傳感器術語解說6.光電傳感器使用方法光電傳感器 Introduction光電傳感器的定義：光電傳感器是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態的變化等的傳感器。光電傳感器主要由發光的投光部和接受光線的受光部構成。如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達受光部的量將會發生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷

2、顏色）和紅外光。光電傳感器 Introduction光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。光電傳感器 Introduction光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。一般光敏三極管只引出兩個極發射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。光電傳感器 Introduction光電傳感器如下圖所示主要分為3類。（詳細分類見下面章節）1）對射型2）回歸反射型3）擴散反射型光電傳感器特長檢測距離長如果在對射型中保留1

3、0m以上的檢測距離等，便能實現其他檢測手段（磁性、超聲波等）無法達到的長距離檢測。對檢測物體的限制少由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不像接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。響應時間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。光電傳感器特長分辨率高能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統，來實現高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。可實現非接觸的檢測可以無須機械性地接觸檢測物體實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使

4、用。可實現顏色判別通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。便于調整在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。光電傳感器原理光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的，它的基本結構如下圖：它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號.光電傳感器原理光電傳感器一般由三部分構成，它們分為：發送器、接收器和檢測電路，如下圖所示：在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。光電傳

5、感器原理由光源、光學通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測時，還必須配備適當的測量電路。測量電路能夠把光電效應造成的光電元件電性能的變化轉換成所需要的電壓或電流。 半導體光敏電阻可以通過較大的電流，所以在一般情況下，無需配備放大器。在要求較大的輸出功率時，可用圖8所示的電路。光電傳感器原理光敏三極管在低照度入射光下工作時，或者希望得到較大的輸出功率時，也可以配以放大電路，如下圖：如圖（a）所示，為了減小晶體管基極電路阻抗變化，盡量降低光電池在無光照時承受的反向偏壓，可在光電池兩端并聯一個電阻。或者象圖（b）所示的那樣利用鍺二極管產生的正向壓降和光電池受到光照時產生的電壓疊加，使硅管e、b

6、極間電壓大于0.7V，而導通工作。光電傳感器原理用硅光電池組的光電檢測電路光電傳感器原理半導體光電元件的光電轉換電路也可以使用集成運算放大器。硅光敏二極管通過集成運放可得到較大輸出幅度，如下圖（a）所示當光照產生的光電流為時，輸出電壓為了保證光敏二極管處于反向偏置，在它的正極要加一個負電壓。圖11（b）給出硅光電池的光電轉換電路，由于光電池的短路電流和光照成線性關系，因此將它接在運放的正、反相輸入端之間，利用這兩端電位差接近于零的 特點，可以得到較好的效果。光電傳感器原理光的性質1）直射光在空氣中和水中時，總是直線傳播。使用對射型傳感器外置的開叉來檢測微小物體的示例便是運用了這種原理。2）折射

7、光在折射率不同的界面上入射時，通過該界面后，前進方向將發生變化的現象。光電傳感器原理光的性質3）反射（正反射、回歸反射、擴散反射）在鏡面和玻璃平面上，光會以與入射角相同的角度反射，稱為正反射。3個平面互相直角般組合的形狀稱為三面直角棱鏡。如果面向三面直角棱鏡投光，將反復進行正反射，最終的反射光將向投光的反方向行進。這樣的反射稱為回歸反射。此外，在白紙等沒有光澤性的表面上，光線將向各個方向反射，這樣的反射稱為擴散反射。擴散反射型將該原理作為檢測方式。光電傳感器原理光的性質4）偏光作為光電傳感器的光源，主要使用LED。從LED投射的光線，會在與行進方向垂直的各個方向上振動，這種狀態的光稱為無偏光。

8、將無偏光的光的振動方向限制在一個方向上的光學過濾器稱為偏光過濾器。即從LED投光，并通過偏光過濾器的光線只在一個方向上振動，這種狀態稱為偏光（正確地說應為直線偏光）。回歸反射型和作為對射型配件的防止相互干擾過濾器就是應用了這種原理。光電傳感器原理光源光的點亮方式 脈沖變調光多數光電傳感器采用脈沖變調光，基本以一定周期反復投光。由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實現長距離檢測。在帶防止相互干擾功能的類型中，投光的周期會根據干擾光和雜亂光而在一定范圍內變化。直流光是連續投射一定光量的光線，在標記傳感器等部分機型中使用。能得到高速響應性，但有檢測距離短，容易受雜亂光影響等缺點。光電傳感器原理光源光

9、源色與種類光電傳感器原理光纖型由于檢測部（光纖）中完全沒有電氣部分，所以耐干擾等耐環境性良好。E3X-DA-S（數字放大器）光電傳感器原理光纖型檢測原理光纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構成。如果光線入射到核心部分，光線將會在與外包金屬的交界面上一邊反復進行全反射，一邊行進。通過光纖內部從端面發出的光線以約60的角度擴散，照射到檢測物體上。光電傳感器原理光纖型光纖的種類與特性光電傳感器原理三角測距距離設定型光電傳感器主要以三角測距為檢測原理。下圖所示的是三角測距的原理。從投光元件投射的光線將在檢測物體上擴散反射。反射光將通過受光透鏡在位置檢測元件（輸出符合光線位置信號的半導體元件）

10、上成像。檢測物體在靠近光學系統的位置A的情況下，反射光會在位置檢測元件的a位置上成像。在離光學系統較遠的位置B的情況下，反射光將在b位置上成像。因此，通過測定位置檢測元件上的成像位置，可以檢測與檢測物體的距離。光電傳感器分類按檢測方式分類(1)對射型檢測方式為了使投光器發出的光能進入受光器，對向設置投光器與受光器。如果檢測物體進入投光器和受光器之間遮蔽了光線，進入受光器的光量將減少。掌握這種減少后便可進行檢測。此外，檢測方式與對射型相同，在傳感器形狀方面，也有投光受光部一體化，稱為槽形的種類。特點：動作的穩定度高，檢測距離長（數cm數十m）。即使檢測物體的通過線路變化，檢測位置也不變。一般用于

11、計數、定位等場合。光電傳感器分類按檢測方式分類 (2)擴散反射型檢測方式在投/受光器一體型中，通常光線不會返回受光部。如果投光部發出的光線碰到檢測物體，檢測物體反射的光線將進入受光部，受光量將增加。掌握這種增加后，便可進行檢測。特點：體積小，便于安裝。在檢測物體的表面狀態（顏色、凹凸）中光的反射光量會變化，檢測穩定性也變化。一般用于探測物體表面平整度、顏色均勻度、檢查機器傷痕（裂縫）等場合。光電傳感器分類按檢測方式分類 (3)回歸反射型檢測方式在投受光器一體型中，通常投光部發出的光線將反射到相對設置的反射板上，回到受光部。如果檢測物體遮蔽光線，進入受光部的光量將減少。掌握這種減少后，便可進行檢

12、測。 特點：布線.光軸調整方便。檢測物體的顏色、傾斜等的影響很少。 常用于檢測物體尺寸。光電傳感器分類按檢測方式分類 (4)距離設定型檢測方式下圖所示的是使用2比例光電二極管的檢測方式。2比例光電二極管的一端（接近外殼的一側）稱為N（Near）側，而另一端稱為F（Far）側。檢測物體存在于已設定距離的位置上的情況下，反射光將在N側和F側的中間點成像，兩側的二極管將受到同等的光量。此外，相對于設定距離，檢測物體存在于靠近傳感器的位置的情況下，反射光將在N側成像。相反的，相對于設定距離，檢測物體存在于較遠的位置的情況下，反射光將在F側成像。傳感器可通過計算N側與F側的受光量差來判斷檢測物體的位置。

13、 特點：檢測物體的顏色、傾斜等的影響很少。 常用于檢測傳輸帶上物體、探測物體位置、微小的段差進行檢測。光電傳感器分類按檢測方式分類 (5)限定反射型檢測方式與擴散反射型相同，接受從檢測物體發出的反射光進行檢測。設置為在投光器和受光器上僅入射正反射光，僅對離開傳感器一定距離（投光光束與受光區域重疊的范圍）的檢測物體進行檢測。下圖中，可在（A）位置檢測物體，但在（B）位置無法檢測。特點：限定與傳感器的距離，只在該范圍內有檢測物體時進行檢測。常用于檢測微妙的段差。光電傳感器分類按構成分類光電傳感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、電源部構成，按其構成狀態可分為以下幾類。 1)放大器分離型 2)放

14、大器內置型 3)電源內置型 4)光纖型光電傳感器術語解說光電傳感器術語解說光電傳感器術語解說光電傳感器術語解說光電傳感器使用方法最小檢測物體與透鏡直徑、靈敏度的關系光電傳感器使用方法段差檢測通過可檢測段差和設定距離進行選擇（代表例）光電傳感器使用方法M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤清除）（有的傳感器帶此功能）檢測物體的表面粗糙，沒有光澤的情況下（），即使沒有M.S.R.功能也能檢測。 相反，檢測物體的表面光滑且帶光澤的情況下（），沒有M.S.R.功能則無法進行穩定檢測。 沒有檢測物體的情況下 檢測物體的表面光滑且有光澤的情況下檢測物體沒有光澤的情況

15、下投光部發出的光照射到反射板，并回到受光部。 投光部發出的光被檢測物體遮蔽，不到達反射板，也不回到受光部。投光部發出的光通過檢測物體反射，該反射光將回到受光部。光電傳感器使用方法傳感器布線光電傳感器使用方法傳感器布線布線時請不要超過下表所示的力。同時，請不要在屏蔽線、同軸線上施加拉伸力不能將高壓線、動力線與光電傳感器導線一起布線。光電傳感器使用方法避免相互干擾的方法光電傳感器使用方法避免相互干擾的方法光電傳感器使用方法干擾侵入路徑及對策傳感器光纖1）安裝提起保護蓋，將光纖按放大器單元側面的插入位置標記插入后，放下鎖桿。 不可隨意切割（帶套管）的光纖光電傳感器使用方法傳感器光纖2）拆卸提起保護蓋，提起鎖桿，即可拉出光纖。 為了保持光纖的特性，請先確認鎖定是否已接觸，再拔除光纖。請在1040的溫度范圍內進行光纖的鎖定、鎖定解除。光電傳感器使用方法光軸調整光軸：投光器中連接透鏡中心和投光光束中心的軸叫光軸。受光器的光