光电传感器的技术原理及应用

2014-02-12 admin1 141

  光电传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后,借助光电元件把光信号转换成电信号来实 现控制。如光电开关、光感电阻、光感二极管、光电池、光纤等。

  1、光电传感器工作原理

  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—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—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。

  2、光电传感器可用来测量什么量及作用

  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。

  3、光电传感器测量具体过程以及分类

  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成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式 (光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在 光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上。所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上。所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关。

  4、光电传感器优点

  4.1、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。

  4.2、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。

  4.3、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。

  4.4、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,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

  4.5、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。

  4.6、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行检测。

  4.7、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行调整。

  5、光电传感器应用

  5.1、烟尘浊度监测仪。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,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

  5.2、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。

  6、光电传感器改进方法及前景

  由于计算机应用于测量系统和控制系统时,也必 须由传感器提供准确可靠的信息,如果传感器的水平与计算机的水平不能相适应,那么电子计算机便不能充分发挥应有的作用。如果传感器不能灵敏地感受被测量或不能把感受到的被测量精确地转换成信号。其他仪表和装置精度再高也无意义。近年来,新的光电器件不断涌现,特别是CCD图像传感器的诞生,为光电传感器的进步应用开创了新的一页。

  7、光电传感器常见故障及排除

  7.1、一边亮,一边不亮。一般为接收端指示灯不亮。 发射端只要供电,灯就会亮。首先打开光电开关盒,观察固定螺丝是否松动,两只开关是否在一条直线上,一般情况下,重新调整紧固即可。如仍不能排除,可用 “万用表”量一下接收端的供电电源24伏是否正常,供电电源正常的情况下,可将接收端距发射端近一些再试验,应能排除。如电源不正常,应检查电源。

  7.2、指示灯两边都不亮。此现象应该是光电开关的供电不正常,检查供电线路及电源即可。

  7.3、挡住时,没5V电压输出。首先用“万用表”量 公共端+5V和GND之间是否有电压,如电压不正常,检查+5V供电电源和线路即可排除。电压正常情况下,可量一下常闭端同GND间电压为+5V,没有电压的情况下,再量一下常开端同GND间电压,如有+5V的话,将常开常闭对调一下即可。如常开常闭两个都没电压,说明光电开关触点损坏,需要更换光电开关方可排除。

  7.4、若开关完好,判断PLC信号输入线路有无问题, 用表打到电源24伏,和线路端的信号线看是否为24伏。若有说明信号线路没开路,用表打到电阻档测信号线和负极和地有无电阻,若有说明线路破损。

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