光电传感器

9 - 1 光电管的结构

—阳极A 2—阴极K

英玻璃外壳4—抽气管蒂

阳极引脚6—阴极引脚

入射光的频率ν

于某一最低限度这个最低限度的频率称为红限。

逸出的电子数目↑→光电流光电管正常工作时，阳极电位高于阴极电位，光电管符号及

光电流：在入射光频率大于红限的前提下，当光电管阳极加

光电管符号及测量电路图9 - 3光电

倍增管结构示意图

又称光导管，均质半导体光电元件。

．工作原理和结构

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。

在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带透明窗的管壳内就构成光敏电阻，如图9 -5（a）所示。为了增加灵敏度，常将两电极做成梳状，如图9 - 5（b）所示，图形符号如图9

构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半

当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导材

为了避免外来干扰，光敏电阻外壳的入射孔用一种能透过所要求光谱范围的透明保护窗（例如玻璃）。有时用专门的滤光片作保护窗。为了避免灵敏度受潮湿的影响，因此将电导体严密封装

图9 - 6 光敏电阻的伏安特性

（4）光电特性

在光敏电阻两极间电压固定不变时，光照度与亮电流间的关系称为光电特性，如图9 - 7所示。光敏电阻的光电特性呈非线性。

光敏二极管的反向偏置连接法

图9 - 11 光敏晶体管图9 - 12 光敏晶体管

的光谱特性

（a）结构及图形符号（b）应用电路1—硅光敏晶体管2—

锗光敏晶体管

4．光敏晶体管的基本特性

（1）光谱特性

光敏晶体管在入射光照度一定时，输出的光电流（或相对灵敏度）随光波波长的变化而变化。一种晶体管只对一定波长的入射光敏感。如图9 - 12所示。

不管是硅管还是锗管，当入射光波长超过一定值时，波长↑，相对灵敏度↓。

不同材料的光敏晶体管，其光谱响应峰值波长也不相同。硅管：1.0 μm左右，锗管：1.5 μm左右。

（2）伏安特性

光敏三极管在不同照度下的伏安特性，就像普通三极管在不同基极电流下的输出特性一样，改变光照就相当于改变普通三极管的基极电流。

（3）光电特性

指外加偏置电压一定时，光敏晶体管的输出电流和光照度的关系。

光敏二极管光电特性的线性通常较好，光敏三极管的电流放

图9 -13 光敏晶体管的伏安特性图9 -14 光电晶体管的光电特性

（4）温度特性

温度变化对亮电流的影响较小，但对暗电流的影响相当大，并且是非线性的，这将给微光测量带来误差，如图9 - 15所示。

图9 - 15 光电晶体管的温度特性图9 - 16 光敏晶体管频率

特性

1—输出电流2—暗电流

（5）频率特性

光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性。如图9 - 16所示。减少负载电阻能提高响应频率，

）响应时间

工业用的硅光敏二极管的响应时间为10 -7 ~ 10

敏三极管的响应时间比相应的二极管约慢一个数量级。

四、光电池

光电池的工作原理是基于光生伏特效应，当光照射到光电池

可以直接输出光电流。常用的光电池有金属

结型。现以硅光电池为例说明光电池的结构及工作原理。

．光电池的结构及工作原理

图9 - 17 光电池图9 - 18 光电池的光谱

特性

（a）结构示意图（b）图形符号1—硅光电池2—硒光电池

2．光电池的基本特性

（1）光谱特性

光电池对不同波长的光有不同的灵敏度。

（2）光电池的光电特性

硅光电池的负载电阻不同，输出电压和电流也不同。如图9 –19所示。

硅光电池的光电特性图9 - 20

特性

—开路电压特性曲线2—短路电流特性曲线

）光电池的温度特性

光电池的开路电压和短路电流随温度变化的关系称为温度特 20中可以看出，光电池的光电压随温度变化有较大

→电压↓，而光电流随温度变化很小。

图9 - 21 光电池短路电流测量电路

运算放大器的开环放大倍数A od →∞，所以U AB →0，A 点为电位（虚地）。对光电池来说相当于负载电阻值为0，产生的光电流为短路电流。

根据运算放大器的“虚断”性质，则输出电压U o 为

f o f R I U U ΦR -=-=

从上式可知，该电路的输出电压U o 与光电流I Φ成正比，从而达

到电流/电压转换关系。

第三节光电式传感器的应用

光电式传感器属于非接触式测量，通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

按照被测物、光源、光电元件三者之间的关系，通常有类型。

① 光源本身是被测物。被测物发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了某些物理参数，如图9 - 22（a ）所示。② 恒定光源发出的光通量穿过被测物，其中一部分被吸收，图9 - 22 光电传感器的几种形式

图9 - 23 高温比色温度仪原理图

1—高温物体2—物镜3—半反半透镜4—反射镜5—目镜6—观察者的眼睛7

—光阑

8—光导棒9—分光镜10、12—滤光片11、13—硅光电池14、15—电

流/电压转换器

二、光电比色计

工作原理：如图9 -24所示，1发出的光分为左右两束相等强度的光线。其中一束穿过2，经3把光线提纯，再通过4投射到6上，另一束光线经过同样方式穿过被测样品5到达7上。两光电池产生的电信号同时输送给8，放大器输出端的放大信号经9指示出两样品的差值。

图9 - 25 光电式带材跑偏检测装量

（a）原理示意图（b）光电检测装置（c）测量电路

1—被测带材2—卷取电动机3—卷取辊4—液压缸5—活塞6—滑台

7—光电检测装置8—光源9、10—透镜11—光敏电阻12—遮光罩

如图9 - 25（b）所示，光电式边沿位置传感器的白炽灯发出

图9 - 26 光电检测运动物体的速度（长度）示意图1—光源A 2—光敏元件V A3—运动物体4—光源B 5—光敏元件V B6—RS 触发器

板书思考

1．光敏晶体管包括光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管，它们的工作原理是基于内光电效应。

光电传感器在生活中的应用-

光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器摘要：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。光电传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前，世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。关键字：光电传感器；CCD图像传感器正文一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices，CCD)由大量独立光敏元件组成，每个光敏元件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的，光线透过镜头照射到光电二极管上，并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度，图像光信号转换为电信号。当CCD工作时，CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号，数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内，然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。

工业光电传感器小常识

工业光电传感器小常识光电开关（光电传感器）是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应其接收光强度变化的电子器件。当它发出的光被目标反射或阻断时，即输出开关或模拟信号。它包含调制光源，光敏元件等组成的光学系统、放大器、及开关或模拟量输出装置。光源模式 1、红色光源 2、红外线光源 3、绿色光源 4、兰色光源 5、白色光源（钨、卤素灯） 6、激光光源输出模式 1、继电器输出 2、晶体管输出 3、模拟输出 4、SCR（可控硅）输出 5、交流双线式输出检测模式一、对射式光电开关：由独立且相对放置的发光器和收光器组成。当目标通过发光器和收光器之间并阻断光线时，即输出信号。它是效率最高、最可靠的检测模式。容易克服透镜污染、瞄准不精确等困难，实现长距离检测。特别适合不透明物体的检测。槽形（U形）光电开关是对射式的变形，其优点是无须调整光轴。二、镜反射光电开关：集发光器和收光器于一体。发光器发出的光经反射镜返回收光器，目标通过并阻断光线时，即输出信号。它的检测距离较远，特别适合检测大物体。带有偏光器的镜反射式光电开关,能够区分目标的反射光和反射板反射回的光三、漫反射式光电开关：集发光器和收光器于一体，当发射光被通过的目标反射回收光器时，即输出信号。其检测距离与目标表面反射率有直接关系。当目标表面光亮或透明时，漫射式，聚焦式或定距离式是首选的检测模式。部分漫反射式光电开关没有透镜，检测距离只有10cm左右，但检测表面光亮或透明目标时非常可靠。四、聚焦式光电开关是漫反射式光电开关的一种变形。其透镜聚焦于特定某点，当目标经过该点并将发射光反射回收光器时，即输出信号。它特别适合目标的纠偏、定位，检测颜色标记、低反射率或曲面物体，如对传送带上相互紧贴的瓶子计数等。使用时将目标置于其检测深度范围即可。检测深度是指焦点前后能检测到目标的最大距离，且与目标反射率成正比关系。五、距离限定式光电开关：是漫反射式光电开关的另一种变形，有A、B两个收光器。它具有一个检测断面，断面之后的物体不会被检测到。其检测只与距离有关。目标距离增大时，收光器A接收到的光强度减小，B接收到的光强度将增大，只有收光器A接收到的光强度大于B接收到的光强度时，开关才输出信号。它特别适于检测有背景干扰的目标。当收光器A、B接收到的光强度相等时，目标位置即为检测断面所在之处。六、光纤式光电开关：由光纤组件和放大器构成。它用玻璃或塑料光纤传导光来实现对射及漫反射式检测。由于光纤无源传递且不受电磁干扰，因此可以把电信号从类似的影响中分离出来。它特别适合以下场合检测： 1、检测微小目标 2、狭窄空间 3、高温环境 4、强电磁场 5、振动机器 6、有腐蚀性气体 7、防爆场所 8、液位检测

光电传感器的应用与新技术doc

光电传感器的应用与新技术 --浅谈光电池与CCD 摘要：光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称，它能将光学量转变为电学量，广泛应用于检测和自动化系统。光电传感器包括光电池和光电阻传感器。本文将以下几个方面：1. 什么是光电池和光电阻传感器；2.光电池和光电阻传感器的比较；3.光电传感器的实际应用；4.光电传感器在未来的发展方向，详细地介绍光电传感器，并提出本人对光电传感器在未来的预测。一光电池和光电阻在介绍光电传感器之前，我们有必要先了解一下光电效应。光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应[1]。它是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。光电导效应是指当入射光射到半导体表面时，半导体吸收入射光子产生电子空穴对，使其自生电导增大。光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体（如PN结），在自建场的作用下，半导体内部产生光电压的效应[2]。光电传感器都是利用光电效应制成的。 1.光电池光电池是一种能在光的照射下，不加偏置，产生电动势半导体器件，也属于电能量型传感器。光电池的种类很多，有硒，氧化亚铜，硫化铊，硫化镉，锗，硅，砷化镓光电池等。其中最受重视的是硅光电池，因为它有一系列优点：性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，传递效率高（接近理论极限17%），能耐高温辐射等[3]。 1.1光电池的工作原理光电池的工作原理是光生伏特效应。当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时，半导体材料吸收光而产生电子空穴对，这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度，进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。 1.2光电池的特性光电池的特性主要有光谱特性，光照特性等。

大陆光电传感器市场状况分析

大陆光电传感器市场状况分析光电传感器应用广泛大陆目前处于工业产业结构升级的重要发展阶段，未来工业制造业将逐渐向高端发展，这使得传感器等自动化相关产品迎来良好的发展机会。光电传感器作为最基础也是应用最为广泛的传感器，也同样迎来了光辉的未来。光电传感器在食品饮料生产线、包装机械、机床、电子半导体、立体仓库、安检设施等多个领域都有广泛的应用。据捷孚联合（JFUnited）机构公布的数据显示，2010年大陆光电传感器市场容量约为8.4亿元，2011年大陆光电传感器市场容量约为10.4亿元。机械、消费品生产线、电子半导体为应用最多的三个领域，约占据整体的64%。光电传感器市场集中度明显大陆光电传感器的供应商超过百家，其中总体数量上占据20%-30%的外资企业拥有着整体市场90%的销售份额，2011年，光电传感器行业中主营业务收入超过5000万元以上的企业6家，占行业统计企业数的6%，销售额占整体光电传感器市场的60%，其主要原因是上述企业进入大陆市场较早，技术比较成熟，在客户中的知名度也相对较高。各供应商2011年比2010年的销售额均有不同程度增加，增幅普遍在10%-20%之间，2012年大多数供应商同比持平，少数略有增长或略有下降。因欧债危机外向型企业表现乏力，加上国家的宏观调控制约了大陆光电传感器市场，预计2012年大陆光电传感器市场容量约为10.7亿元。光电传感器未来竞争日益加剧大陆市场中，外资企业在重工行业拥有较大优势，内资品牌因其价格限制大多数集中在轻工行业，外资品牌的产品价格普遍比较高，而内资品牌的产品价格普遍比较低。但随着更多品牌进入大陆市场，市场竞争日益激，加上外资企业中大多数在中国均有设厂，大陆光电传感器市场的平均价格将呈下降趋势。 “十二五”时期，我国整体工业仍处于重要时期，工业发展的内外部环境发生深刻变化，既有国际金融危机及整体世界工业环境带来的深刻影响，也有国内经济发展方式转变带来的直接因素，只有加快转型升级才能实现工业优化发展。世界的工业处于不断的调整变革中，我国工业发展面临复杂的国际环境，既面临着机遇，也伴随着挑战，适应世界工业的脚步，打造有中国特色的工业环境势在必行。

光电传感器的原理及应用

光电传感器的原理及应用作者:2011级应用物理向舟望摘要:光电传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。关键词:光电传感器、光电效应、敏感器件。正文引言：在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用。原理： 1、光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v 为光波频率，h 为普朗克常数，h ＝6.63*10-34 J/HZ)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律：式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。 A -h m 2 12νν=

光电传感器选型和使用注意事项

光电传感器选型和使用注意事项光电传感器的工作原理是通过对红外发射光的阻断和导通，在红外接收管感应出的电流变化来实现开和关的判断。槽型光耦通常也称作槽式光电开关通常是U型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。一、选型其选型主要考虑有三点：槽宽要多宽的;分辨率(光缝宽度);固定方式 1、槽宽，检测物体需通过槽型光耦的槽，才能对红外光实现阻断，所以光电传感器的槽宽要宽于检测物体，并要有一定的余量，便于安装。 2、槽型光耦的分辨率，如检测物是一个齿盘，其齿盘齿的宽度是d，齿盘齿槽的宽度是3，则槽型光耦的光缝宽度要求小于d，且小于f，这样才能保证能将红外光有效的阻断和导通，在满足上述条件下，选择光缝宽大的槽型光耦。 3、槽型光耦有带固定孔和不带固定空两种，根据实际情况选择。 4、安装位置。传感器安装时，应使检测齿盘的外径超过槽型光耦光轴1-2mm。这样才能有效阻断光线。二、外围电路参数选择 1、在选择槽型光耦的外围电路时，先确定槽型光耦接收管的负

载电阻是多少，再根据槽型光耦的转换效率选择红外发射管的电流。 2、被测物体的运动速度越快(如1-2kHz),原则上红外接收管的负载电阻取值应小些。三、使用注意事项光电传感器在使用中出现问题了怎么办?要怎样才能减少光电传感器故障呢?这是很多用户在使用光电传感器的时候都会遇到的问题，那么要怎样解决这些问题呢，其实在日常生活中多注意光电传感器的的使用就可以减轻故障的发生，下面小编来介绍一下光电传感器使用注意事项吧。 1、使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高。 2、安装焊接时，光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于5mm，否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。焊接时间应小于4秒。 3、对射式光电传感器最小可检测宽度为该种光电开关透镜宽度的80%。 4、当使用感性负载(如灯、电动机等)时，其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线的光电传感器，在这种情况下，请将负载经过交流继电器来转换使用。 5、红外线光电传感器的透镜可用擦镜纸擦拭，禁用稀释溶剂等化学品，以免永久损坏塑料镜。 6、针对用户的现场实际要求，在一些较为恶劣的条件下，如灰

光电传感器特性分析

光电传感器特性分析摘要：随着科技的发展，人类越来越注重信息和自动化，在日常的生产学习过程中，人们常常要进行自动筛选、自动传送，而为了实现这些，光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应，即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。关键词：光电效应、光电传感器、光敏材料一、理论基础——光电效应光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下，电子逸出物体表面的外发射的现象，也称光电发射效应，基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导效应，大多数光电控制应用的传感器，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。 1.外光电效应光照在照在光电材料上，材料表面的电子吸收的能量，若电子吸收的能量足够大，电子会克服束缚逸出表面，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应。根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动着的粒子流，每种光子的能量为hv(v为光波频率，h为普朗克常数)，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会增加，增加的能量一部分用于克服正

离子的束缚，另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律：式中，m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。由于不同材料具有不同的逸出功，因此对每一种阴极材料，入射光都有一个确定的频率限，当入射光的频率低于此频率限时，不论光强多大，都不会产生光电子发射，此频率限称为“红限”。相应的波长为式中，c 为光速，w 为逸出功。 2.内光电效应当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg 。一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性远不如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg（ Eg 为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一 w hv -=2mv 21 w hc K = λ

红外传感器分类

光电传感器工作原理（红外线光电传感器原理）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控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。分类和工作方式 ⑴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时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 ⑵对射型光电传感器若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离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路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。 ⑶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。 ⑷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。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。

基于光电传感器自动循迹小车设计

基于光电传感器自动循迹小车设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

摘要制作自动寻迹小车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。为了使小车能够快速稳定的行驶，设计制作了小车控制系统。在整个小车控制系统中，如何准确地识别路径及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。由于此小车能够自动寻迹,加速,减速.故又被称作为智能车.本智能车控制系统设计以MC9S12XS128微控制器为核心，通过两排光电传感器检测小车的位置和运动方向来获取轨道信息，根据轨道信息判断出相应的轨道类型，并分配不同的速度给硬件电路加以控制，完成了在变负荷条件下对速度的快速稳定调节。红外对射传感器用于检测智能车的速度，以脉宽调制控制方式（PWM）控制电机和舵机以达到控制智能车的行驶速度和偏转方向。软件是在CodeWarrior 的环境下用C语言编写的，用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。智能车能够准确迅速地识别特定的轨道，并沿着引导线以较高的速度稳定行驶。整个智能车系统涉及车模机械结构的改装、传感器电路设计及控制算法等多个方面。经过多次反复的测试，最终确定了现有的智能车模型和各项控制参数。关键词： MC9S12XS128；PID；PWM；光电传感器；智能车

ABSTRACT Making automatic tracing car involved the professional knowledge including control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. Because this car can automatic tracing, accelerate, slowing down. So it is also known as intelligent car this intelligent vehicle control system design take the MC9S12XS128 micro controller as a core, examines car's position and the heading through two row of photoelectric sensors gains the racecourse information, judges the corresponding racecourse type according to the racecourse information, and assigned the different speed to control for the hardware circuit, has completed in changes under the load condition to the speed fast stable adjustment. The infrared correlation sensor uses in examining the intelligent vehicle's speed, (PWM) controls the electrical machinery and the servo by the pulse-duration modulation control mode achieves the control intelligence vehicle's moving velocity and the deflection direction. The software is under the CodeWarrior environment with the C language compilation, actuates electrical machinery's rotational speed and servo's direction with the PID control algorithm adjustment, completes to the model vehicle velocity of movement and the heading closed-loop control. The intelligent vehicle can distinguish the specific racecourse rapidly accurately, and along inlet line by the high speed control travel. The entire intelligent vehicle system involves the vehicle mold mechanism the re-equipping, the sensor circuit design and the control algorithm and so on many aspects. After the repeated test, has determined the existing intelligent vehicle model and each controlled variable finally many times. Keywords： MC9S12XS128; PID；PWM；photoelectric sensor; smart car

光电传感器及控制系统

第二章光电传感器控制技术与系统光电传感器是以光敏器件作为检测元件，将光信号转换为电信号的装置。用这种传感器进行测控时，只需将其它的非电量转换为光信号即可。广泛用于物位、速度、位移、温度、白度、压力，以及一些机械量、几何量的测量与自动控制、电子计算机、智能机器人等，是目前应用最广泛的传感器之一。光敏器件是利用物质的光电效应，将光量转换为电量的一种变换器件。它的发展迅速，品种繁多，常见的有光敏电阻、光电二级管、光电三级管、光电耦合器、硅光电池和光控晶闸管等。 §1 光敏电阻控制技术与系统一、光敏电阻 1．光电导效应半导体材料受光照射时，载流子数目增加，电阻率减少，这种现象称为光电导效应。当一束光照射到半导体时，如果光的频率足够高，光子的能量hf(h = ×10-34(J·S) E，就能产生出自由电子和“空穴”，为普朗克常数，f为频率)大于半导体材料的禁带宽度 g 使半导体的载流子数目增加，电阻率减小。入射光的强度越大，激发出来的自由电子和空穴越多，半导体的电阻率减小得就越厉害。如果半导体是掺杂的，因为从杂质上释放一个电子（或空穴）所需的能量比本征半导体价电子所需的能量小，所以较长波长的光也能产生光电导。具有光电导效应的材料称为光导材料。大多数的半导体和绝缘体都具有光电导效应。但能利用于制作光敏器件的却不多。从目前的光敏电阻来看，可分为三种类型：第一类为可见光光敏电阻，如硫化镉，硒化镉，硫—硒化镉，硫化镉—硫化锰光敏电阻等；第二类为红外光光敏电阻，如硫化铅，硒化铅，锑化铅，砷化铅，碲镉汞，碲化铅等光敏电阻；第三类为紫外光光敏电阻，如硫化铅，硫化锌镉，硫化锗镉，硒碲锑三元素化合物等光敏电阻。

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异

光电开关工作原理NPN与PNP传感器差异红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380n m-780n m，发射波长为780n m-1m m的长射线称为红外线，省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为 1.漫反射式光电开关漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。引起理想漫反射的光度分布局部较强漫反射时的光度分布

2.镜反射式光电开关镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 3.对射式光电开关对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。型号说明

光电开关分类与特点

光电开关分类与特点光电开关（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。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。光电开关的分类 1 按检测方式分常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距槽型光电开关（9张）离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。 2 按结构分类光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。因此，该类型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能，可设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼光电开关有接点和电平两种输出方式。放大器内藏型是将放大器与传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和1ms两种），能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。电源内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有SSR固态继电器或继电器常开、常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。光电开关的特点 MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显着的特点： ●具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时对射式光电开关告知工作状态是否可靠； ●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便； ●对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化； ●响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0.1ms，每分钟可进行30万次检测操作，能检出高速移动的微小物体； ●采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺，具有很高的可靠性； ●体积小（最小仅20×31×12mm）、重量轻，安装调试简单，并具有短路保护功能。

10光电式传感器习题及解答

第10章光电式传感器一、单项选择题 1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。 A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大 B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大 C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管 D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性 7、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 8、光敏电阻的特性是（） A．有光照时亮电阻很大B．无光照时暗电阻很小 C．无光照时暗电流很大D．受一定波长范围的光照时亮电流很大 9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（） A．光电管 B.光敏电阻 C．光电池 D.光电倍增管 10、CCD以（）为信号 A. 电压 B.电流

C．电荷 D.电压或者电流 11、构成CCD的基本单元是（） A. P型硅结 C. 光电二极管电容器 12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。 A.位移 B.压力 C.温度 D.光电 13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。 A.反射镜 B.透镜 C.光栅 D.光探测器 14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。 A.偏振调制 B.共振调制 C.角度调制 D.振幅调制 15、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的传感器，称为( )。 A.相位调制型传感器 B.相位结合型传感器 C.相位振动型传感器 D.相位干涉型传感器 16、半导体激光发光是由( )之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。 A.原子 B.分子 C.离子 D.能带 17、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型( )和玻璃作为工作物质的激光器。 A.石英晶体 B.高纯硅 C.绝缘晶体 D.压电晶体 18、利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器称为( )。 A.敏感型传感器 B.功能型传感器 C.传光型传感器 D.功敏型传感器 19、光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为( )。 A.光容型传感器 B.光感型传感器 C.传光型传感器 D.光敏型传感器 20、光纤振动传感器与其他光纤传感器一样，从原理上讲也可以分为两种类型，实际上，直接以( )作为振动信息的敏感元件,难以分离其他物理量变化产生的影响。 A.光纤 B.电压 C.电流 D.电阻 21、光纤是用( )作为主要原料的一种透明度很高的介质材料，广泛用于通信和传感器。 A.光刻玻璃 B.石英玻璃 C.光刻硅 D.钛铝合金 22、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（） A．数值孔径反映了光纤的集光能力 B．光纤的数值孔径与其几何尺寸有关

光电式传感器

光电式传感器光电式传感器的工作原理光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器，其工作原理基于光电效应，通常由光源、光路、光电元件构成。所谓光电效应，是指当光照射到某种物质时，该物质的导电特性发生变化的一种物理现象。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，受光器最终做出判断，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。光电式传感器的分类光电式传感器按照光电效应可分为三类：（1）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等;（2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等;（3）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特效应，如光电池等。按光电式传感器信号形式可分为：模拟式光电传感器：位移式光电传感器；数字式光电传感器：转速传感器、光栅式传感器等。通常，光电传感器还包括光纤传感器、固体图像传感器。光电传感器的应用可归纳为四种基本形式：直射式（辐射式）、吸收式、遮光式、反射式。光电式传感器的测量的物理量及范围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 1

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。光电传感器的敏感波长在可见光（0．38～0．76um）附近，包括红外线（0．76～1000um）和紫外线波长（0．005～0．4um）。光电传感器的优缺点检测距离长。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。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，所以不像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。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。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。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。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。光电检测方法具有精度高、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，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境要求较高。但随着薄膜工艺、平面工艺和大规模继承电路技术的发展，产品的成本大为降低。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 2

有关光电开关知识点汇总

有关光电开关知识点汇总问：光电开关怎么接线答：光电开关一般是两线和三线的多，两线的就直接接就行，其实就是相当于一个开关，三线的两根是电源，一根是通断的信号线，其中三线的分PNP和NPN，一种和0V是一组，一种和电源正是一组，电源电压别搞错了。来源：https://www.360docs.net/doc/e911428512.html,/765105.html 问：什么是光电开关？答：光电开关是传感器的一种，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、

黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。来源：https://www.360docs.net/doc/e911428512.html,/21255492.html 问：光电开关分类,接线方式有哪些？答：对射型，漫反射型接线么，大体有两种一种是开关量输出的，5线，电源2根，其余三个是触点的一种是电压输出行的，3线，电源2根，另一为电压输出（正或者负输出PNP,NPN 型。）来源：https://www.360docs.net/doc/e911428512.html,/765006.html 问：光电开关与光电对管的区别有哪些？答：光电开关一般是指一对红外线对管封装在一起，分为反射型（槽型）和对射型；光电对管就是一对红外线接收管和发射管。

光电传感器的设计

光电传感器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

光电传感器的设计题目：光电传感器的设计院（系）：信息工程学院专业：光电信息科学与工程姓名：褚飞亚学号： 20 指导教师：张洋洋 2016年6月27号

摘要随着信息技术的迅猛发展，传感器的应用技术也在飞速发展，新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口，作为捕获信息的主要工具，在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支，俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带，是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们，应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。所以借此次课程设计来设计一个光控大门，即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。

目录 1、设计要求...............................................错误!未定义书签。功能与用途 ............................................................................................. 错误!未定义书签。指标要求 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、光电传感器介绍及工作原理 ...............错误!未定义书签。、光电传感器 ......................................................................................... 错误!未定义书签。工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、方案设计...............................................错误!未定义书签。 4、元件选择和电路设计 ...........................错误!未定义书签。元件选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。电路设计 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 5、总结.......................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。