光电开关工作原理
【实用】光电开关的工作原理及分类PPT文档
梁召峰 副教授
光电开关的工作原理
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，从而检测物体的 有无。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。
各种光电开关光线工作示意图
各种光电开关光线工作示意图 物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。 遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光(波动方向严格一致 的光)反射回去，提高抗干扰能力。 反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来 的偏振光。 遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 遮断型光电开关工作原理 漫反射型光电开关集光发射器和光接收器于一体。 漫反射型光电开关集光发射器和光接收器于一体。 反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。 反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。 遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。 遮断式光电开关由相互分离且相对安装的光发射器和光接受器组成。 反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型(简称散射型)。 当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。 遮断型光电开关工作原理 反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。
光电开关及其应用
光电开关及其应用光电开关是一种利用光电效应工作的开关设备，可以感知光线的存在或消失，从而控制电路的开关状态。
在自动化控制、光电传感、安防监控等领域都有广泛的应用。
一、光电开关的工作原理光电开关主要由发射器和接收器两部分组成。
发射器一般是一个发光二极管，能够发射红外光或可见光信号。
接收器一般是一个光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管，用于感光并将光信号转化为电信号。
当发射器发出的光线被目标物体反射或被目标物体遮挡时，接收器接收到的光信号会发生变化。
通过电路的连接与设计，光电开关可以根据接收信号的差异来判断目标物体的存在或消失，从而控制电路的开关状态。
二、光电开关的应用1.自动门控制：在商场、酒店、医院等公共场所，光电开关可以用于控制自动门的开关。
当有人靠近门口时，光电开关会感知到人的存在，自动门就会打开；当人离开时，光电开关会感知到人的消失，自动门就会关闭，实现了自动控制。
2.输送带控制：在物流仓储和自动化生产线上，光电开关可以用于控制输送带的运行。
当物体通过光电开关所在的位置时，接收器接收到光信号的变化，从而触发电路，使得输送带开始或停止运行。
3.安防监控：光电开关可以用于室外安防监控系统，当有人或物体进入监控区域时，光电开关会感知到其存在并触发报警装置，在实践中起到了重要的作用。
4.精密测量：光电开关可以用于精密测量领域，如读取刻度尺上的刻度位置。
通过感知光线的变化，可以精确测量刻度尺上的长度或位置。
5.自动灯光控制：在室内照明系统中，光电开关可以实现自动灯光控制。
当光线暗淡时，光电开关可以感知到，并自动打开灯光，提供合适的照明效果；当光线充足时，光电开关会自动关闭灯光，节约能源。
6.机器人导航：在机器人技术中，光电开关可以用于机器人的导航系统。
通过将光电开关设在机器人的前部，可以感知到机器人前方的障碍物，并通过调整机器人的路径，实现躲避或避免碰撞。
三、光电开关的优势1.高灵敏度：光电开关可以对微弱光信号进行感知，具有高灵敏度和高分辨率。
光电开关原理及应用
动作距离与复位距离之间的绝对值。
（3） 响应频率：
在规定的1s的时间间格内，允许光电开关动作 循环的次数。
（4） 输出状态：
分为常开和常闭，当无检测物体时，常开型的 光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输 入晶体管的截止而不工作，
当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。 常闭型的光电开关所接通的负载由于光电开关 内部的输入晶体管的导通而工作，当检测到物 体时，晶体管截止，负载失电不工作。常用的 为常开型。
除上面介绍的外, 光电开关还在许多方面得到 了应用,例如行程控制,直径控制,转速检测,气流 量控制等方面.
（9）环境特性：
光电开关应用的环境也会影响其长期工作可靠 性。当光电开关工作于最大检测距离状态时， 由于光学透镜会被环境中的污物沾住，甚至会 被一些强酸性的物质腐蚀，以至其使用参数和 可靠性降低。较简单的解决办法就是根据光电 开关的最大检测距离降额使用来确定最佳工作 距离。
使用注意事项
（1）红外线传感器属于谩反射型的产品， 采用的标准检测物为平面的白色画纸。
(5) 针对现场实际要求,可对灵敏度进行 选择,以适应在长期使用中延长光电开关 维护周期.
应用
光电开关的各种应用.(1)利用物体对光的遮挡 作用,检测物体的通过个数,或物体是否存在;(2) 利用物体对光的直线传播性,检测是否等高排列 等;(3)将光电开关拥在流水线上,来检测产品的 个数;(4)用于材料的定位剪切控制;(5)控制液面 的上下限等.
分类
（1） 漫反射式光电开关： 它是一种集发射器和接收器于一体的传
感器，当被测物体经过时，物体将光电 开关发射的足够量的光线反射到接受器， 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， 漫反射式光电开关是首选的检测模式。 用在包卷输送线和奖包输送线。
光电开关的工作原理
光电开关的工作原理
光电开关是一种使用光电效应来检测和测量物体位置、距离、速度等参数的传感器。
它包含一个光源和一个光敏接收器，通过光源发出光束，并通过光敏接收器接收光束的强度变化来判断物体的存在或者运动状态。
光电开关的工作原理如下：
1. 发射光束：光电开关中的光源通常为红外光源，它能够产生一个红外光束。
这个光束会沿着一条直线或者一个区域发射出去。
2. 接收光束：光电开关中的光敏接收器通常为光电二极管或光电三极管。
它会接收到光源发出的光束，并将光束转化为电信号。
3. 检测物体：当没有物体遮挡光束时，光束会被光敏接收器接收到，并转化为一个特定的电信号，表示物体不存在。
4. 遮挡检测：当有物体遮挡光束时，光束中的一部分或全部会被物体阻挡住，光敏接收器接收到的光强度会减小。
这时，光敏接收器会将光束的强度变化转化为一个电信号，表示物体存在。
5. 信号处理：光电开关通常会对光敏接收器接收到的电信号进行放大、滤波等处理，以保证信号的准确性和稳定性。
光电开关的工作原理可以应用于很多领域，例如自动门控制、流水线物体检测、机器人导航等等。
它具有响应速度快、精度高、可靠性好等优点，在物体检测和测量方面有着广泛的应用。
光电开关工作原理
光电开关原理及应用中族器大家电开关是传感一、前言光的光端之间射端和接收，的成员它把发探到化以达为电流的变强弱变化转化输和出回路光电开关输测的目的。
由于以），所电缘绝电隔离的（即入回路是、二? ?到应用。
在它可以许多场合得关开光电、工作原理光电开关介绍1简的开关是光电接近（光电传感器）或挡的遮测物对光束称，它是利用被检测检，从而选通电路反射，由同步回路能有属，所不限于金物体有无的。
物体关开光电被检测。
反射光线的物体均可号信为光器上转换将输入电流在发射强线的收到的光，接收器再根据接射出原工作行探测。
有无对目标物体进弱或是。
图2线光波型近可见光的红外所示。
多数光电开关选用的是波长接理如图1、1）释（的分类及术语解电开关外型图。
2、光电开关德国SICK公司的部分光有当感器，于收器一体的传关：它是一种集发射器和接电分类①漫反射式光开，器到接收的光线反射足电开关发射器发射的够量过被检测物体经时，物体将光，时极高或其反光率物当被检测体的表面光亮电于是光开关就产生了开关信号。
器射集发关：它亦②镜反射式光电开式漫反射式的光电开关是首选的检测模。
检，当被回接收器线经过反射镜反射器与接收器于一体，光电开关发射发出的光光射式③对检测开关信号。
时全阻断光线，光电开关就产生了过测物体经且完器射收器，发的发射器和接上相互分离且光轴相对放置构开电关：它包含了在结线光阻断器之间且接测物体经过发射器和收入发出的光线直接进接收器，当被检最关是光电开时为不透明，对射式检产时，光电开关就生了开关信号。
当测物体器射其发字型结构，标开电关：它通常采用准的U槽置的可靠检测装。
④式光且槽U型体检测物经过被光并的于器收分别位U型槽两边，形成一轴，当接和运速高测检合适较比关开电光式。
槽号信量关开了生产就关开电，光时轴光断阻动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。
⑤光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。
光电开关的原理及类型
光电开关光电开关（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。
简介光电开关（光电传感器:photoelectric switch）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。
接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。
但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、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。
这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。
此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。
工作原理图1 所示是反射式光电开关的工作原理框图。
图中，由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。
当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。
并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。
光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。
光电开关工作原理和故障排除
1.工作原理：检测线上用的光电开关主要是为了判断车是否到位（即上检测台），光电开关为成对使用，其中一个为发射端，一个为接收端。
发射端的光电开关有两根线，只要供上12V~240V 直流或24V~240V的交流电即可正常工作，正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮；接收端有五根线；其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样为电源供电；另外三根线中有一根为公共端（检测线上接+5V电源），一根为常开端，一根为常闭端，视光电开关的型号而定用常开或常闭将5V的电源提供给计算机。
当电源工作正常的情况下，把发射端和接收端对在一条线上后，两端的光电开关指示灯全亮，否则可能接收端的指示灯不会亮，正常检测时两个光电开关上的指示灯应该全亮，当车驶上检测台时或驶入规定位置时，接收端的光电开关指示灯灭，将公用端和常开端导通，把5V电源传入计算机上的I/O转换板上，从而间断车的到位情况。
2．故障表现形式:1）车没上检测台，检测软件已经开始检测；2）车上检测台后或规定位置后灯屏没有提示到位，检测不往下进行3．故障分析:第一种表现形式：1）光电开关没有对上，重新对好后应可排除故障；2）有一端或两端没有提供给光电开关电源，使光电开关没有正常工作。
第二种表现形式：此故障一般为光电开关工作正常，计算机没有接收到光电开关发回的5V信号，至使计算机没有正常检测，一般故障在线路断或转换板上通道坏造成。
4．故障排除:1）车没上检测台，检测软件已经开始检测检修步骤：首先观察其它设备的光电开关是否亮全不亮到电气控制柜看+12V指示灯是否亮;不亮: 看控制柜里的开光电源上的绿指示灯是否亮，不亮则有可能是开关电源坏或是没有给开关电源供上220V的电源。
亮正常；下一步只有一对不亮检查该光电开关是否对在一条线上，正常情况下两边的光电开关上的红指示灯应全亮,此时可能有一边不亮或两边都不亮，下面就两种情况分别给予分析:a) 一边不亮: 此时的故障一般为两个光电开关没有对在一条线上，把两个对在一条线上即可排除故障。
光电开关工作原理
光电开关原理及应用一、前言光电开关是传感器大家族中的成员，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探测的目的。
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。
? ?二、光电开关介绍1、工作原理光电开关（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。
工作原理如图1所示。
多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。
图2是德国SICK公司的部分光电开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释（1）、分类①漫反射式光电开关：它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，物体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。
②镜反射式光电开关：它亦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：它包含了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。
当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。
④槽式光电开关：它通常采用标准的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，光电开关就产生了开关量信号。
槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。
⑤光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。
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光电开关工作原理
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，浙江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
术语解释
1.检测距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（光电开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。
额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。
2.回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。
3.响应频率：按规定的1秒的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。
4.输出状态：分常开和常闭。
当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载，由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。
5.检测方式：根据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式，镜反射式，对射式等。
详见工作原理说明)
6.输出形式：分n p n 二线，n p n 三线，n p n 四线，p n p 二线，p n p 三线，p n p 四线，A C 二线，A C 五线（自带继电器），及直流N P N /P N P /常开/常闭多功能等几种常用的形式输出。
7.指向角：常见G D K G光电传感器的指向角示意图
漫反射式光电开关镜反射式光电开关对射式光电开关
8.防护等级（外壳封装）：
9.表面反射率：对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够
的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率
将是决定接受器接收到光线的强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光
滑表面反射回的强度，而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光
线。
常用材料的反射率参考图如下所示：
材料反射率材料反射率
白画纸90%不透明黑色塑料14%
报纸55%黑色橡胶4%
餐巾纸47%黑色布料3%
包装箱硬纸板68%未抛光白色金属表面130%
洁净松木70%光泽浅色金属表面150%
干净粗木板20%不锈钢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%
10.环境特性：GDKG光电开关应用的环境亦是影响其长期工作可靠性的重要条件。
当光电开关工作于最大检测距离状态时，由于光学透镜会被环境中的污物粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀，以至降低使用参数特性，这些变量尽管已列入我们的产品设计考虑范围之内，但它终究是造成可靠性降低的最大因数，其较简便的解决方法是根据GDKG传感器的最大检测距离（Sn）降额使用来确定最佳工作距离。
接线图号
输出回路图例
1号接线图输出回路2号接线图输出回路
5号接线图输出回路6号接线图输出回路
光电开关应用图例
1.材料边的控制
2.气流量的监测
3.高度辨别
4.不合格的检出
5.仓库门警卫
6.冲压床安全监视
7.料位控制
8.物体倒置辨别
9.自动注料
10.进出检测
11.烟雾检测
12.物体前后控制
13.料位的控制
14.物体的定位
15.物体的到位/通过
16.连续通过的检测
17.开关位置的确认18.行程限位
19.采用光电开关液位控制20.产品计数
21.存在/通过22.采用光电开关上下限控制
23.投料速度控制24.气流量控制
25.斜度控制
26.围墙警戒
27.直径限制
28.行程控制
29.断裂检测
30.转速检测
31.采用光电开关液面检测 32.产品计数
33.定位剪切34.产品安装控制
35.电动扶梯自动启停
36.料位上下自动控制
注意事项
回避强光1: 本厂红外线传感器漫反射型的产品，所采用的
标准检测体为平面的白色画纸。
2：本厂的红外线光电开关在环境照度高的情况下
都能稳定工作，但原则上应回避将传感器光轴正对
太阳光等强光源。
3：对射式光电开关最小可检测宽度为该种光电开
关透镜的80%。
回避强光
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品，以免永久损坏塑料镜。
电开下使用均不会出现开关，在这种情况下，请经过交流继电器作为负载来转换使用。
5：红外线光电开关的透镜可用擦镜纸擦拭，禁用稀释溶剂等化学6：本厂针对用户的现场实际要求，在一些较为恶劣的条件下，如灰尘较多的场合，所生产的光关在灵敏度的选择上增加了50%，以适应长期使用中延长光电开关的维护周期。
7：本厂产品均为SMD 工艺生产制造，并经严格的测试合格后才出厂，在一般情况损坏。
为了保证意外性发生，请用户在接通电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。
消除背景物的影响
8：安装须知
平行安装时
相对安装时 埋入式安装时 非埋入式安装时。