光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的(即電緣絕)，所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。
1、工作原理
光電開(kāi)關(guān)(光電傳感器)是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線(xiàn)的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。工作原理如圖1所示。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線(xiàn)光波型。圖2是德國(guó)SICK公司的部分光電開(kāi)關(guān)外型圖。
2、光電開(kāi)關(guān)的分類(lèi)及術(shù)語(yǔ)解釋
(1)、分類(lèi)
①漫反射" title="漫反射">漫反射式光電開(kāi)關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線(xiàn)反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式" title="反射式">反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。
②鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
③對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可*的檢測(cè)裝置。
④槽式光電開(kāi)關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽式光電開(kāi)關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可*。
⑤光纖式光電開(kāi)關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線(xiàn)，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。
(2)術(shù)語(yǔ)解釋
①檢測(cè)距離：是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置(光電開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面)到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱(chēng)值。
②回差距離：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。
③響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi)，允許光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。
④輸出狀態(tài)：分常開(kāi)和常閉。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。
⑤檢測(cè)方式：根據(jù)光電開(kāi)關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線(xiàn)被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。
⑥輸出形式：分NPN二線(xiàn)、NPN三線(xiàn)、NPN四線(xiàn)、PNP二線(xiàn)、PNP三線(xiàn)、PNP四線(xiàn)、AC二線(xiàn)、AC五線(xiàn)(自帶繼電器)，及直流NPN/PNP/常開(kāi)/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。
⑦指向角：見(jiàn)光電開(kāi)關(guān)的指向角
⑧ 表面反射率" title="反射率">反射率：漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光線(xiàn)需要經(jīng)檢測(cè)物表面才能反射回漫反射開(kāi)關(guān)的接受器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率將決定接受器接收到光線(xiàn)的強(qiáng)度。粗糙的表面反射回的光線(xiàn)強(qiáng)度必將小于光滑表面反射回的強(qiáng)度,而且，被檢測(cè)物體的表面必須垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射光線(xiàn)。常用材料的反射率如表1所示。
表1 常用材料的反射率
材料 反射率 材料 反射率
白畫(huà)紙 90% 不透明黑色塑料 14%
報(bào)紙 55% 黑色橡膠 4%
餐巾紙 47% 黑色布料 3%
包裝箱硬紙板 68% 未拋光白色金屬表面 130%
潔凈松木 70% 光澤淺色金屬表面 150%
干凈粗木板 20% 不銹鋼 200%
透明塑料杯 40% 木塞 35%
半透明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70%
不透明白色塑料 87% 人的手掌心 75%
⑨ 環(huán)境特性：光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦會(huì)影響其長(zhǎng)期工作可*性。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)工作于最大檢測(cè)距離狀態(tài)時(shí)，由于光學(xué)透鏡會(huì)被環(huán)境中的污物粘住，甚至?xí)灰恍?qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕，以至其使用參數(shù)和可*性降低。較簡(jiǎn)便的解決方法就是根據(jù)光電開(kāi)關(guān)的最大檢測(cè)距離(Sn)降額使用來(lái)確定最佳工作距離。
(3)使用注意事項(xiàng)
①紅外線(xiàn)傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體為平面的白色畫(huà)紙。
②紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。
③對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)最小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的80%。
④當(dāng)使用感性負(fù)載(如燈、電動(dòng)機(jī)等)時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線(xiàn)的光電開(kāi)關(guān)，在這種情況下，請(qǐng)將負(fù)載經(jīng)過(guò)交流繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換使用。
⑤紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。
⑥針對(duì)用戶(hù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場(chǎng)合，所生產(chǎn)的光電開(kāi)關(guān)在靈敏度的選擇上增加了50%，以適應(yīng)在長(zhǎng)期使用中延長(zhǎng)光電開(kāi)關(guān)維護(hù)周期的要求。
⑦產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠(chǎng)，在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請(qǐng)用戶(hù)在接通電源前檢查接線(xiàn)是否正確，核定電壓是否為額定值。