光电Sensor种类认识及选用
光电传感器的选择与应用指南
光电传感器的选择与应用指南光电传感器作为一种重要的感知器件，广泛应用于工业自动化、仓储物流、消费电子等领域。
根据不同的应用需求，选择合适的光电传感器对于系统的稳定性和性能至关重要。
本文将介绍光电传感器的基本原理和常见类型，并提供一份光电传感器的选择与应用指南，以帮助读者更好地理解和应用光电传感器。
一、光电传感器基本原理光电传感器是一种利用光电效应实现灵敏检测的传感器。
光电效应是指当外界光照射到光电元件表面时，产生光电导电效应或光电效应的现象。
通过将光电元件与电路连接，可以将光信号转换为电信号，实现对光强、光敏等参数的测量。
二、光电传感器常见类型根据不同的工作原理和应用场景，光电传感器可以分为以下几种类型：1. 光敏电阻传感器：使用半导体材料制作的光敏电阻元件，在光照射下电阻值会发生变化。
该类型的光传感器适合于光强监测、光敏控制等应用。
2. 光电二极管传感器：光电二极管（Photodiode）是一种能够将光信号转换为电流信号的元件。
具有高响应速度和较高的线性度，适用于光电检测、光通信等领域。
3. 光电三极管传感器：光电三极管（Phototransistor）是一种能够将光信号转换为电流信号的放大器件。
具有较高的灵敏度和放大倍数，适用于光敏控制、遥控器、红外测距等应用。
4. 光电开关传感器：一种通过控制光源和接收器间的光线来实现开关动作的传感器。
可以用于物体检测、自动门控制、反光标志等场景。
三、光电传感器的选择指南在选择光电传感器时，需要综合考虑以下因素：1. 检测距离：根据应用场景的需求，选择适当的检测距离。
不同类型的光电传感器具有不同的检测距离范围，如近距离传感器（几毫米至几十毫米）、中距离传感器（几厘米至几米）和远距离传感器（几米至几十米）。
2. 物体颜色：部分光电传感器对物体颜色的适应能力有限，尤其是对于特定颜色反射率较低的物体。
因此，在选择光电传感器时，需要注意其适用的物体颜色范围。
3. 工作环境：考虑到工作环境的条件，选择具有合适防护等级的光电传感器，以确保其能够适应恶劣的工作环境，如高温、湿度、腐蚀性气体等。
光电传感器感简介
粉色接红色FGS模式；粉色接蓝色为BGS 模式
安装
三、自动线用的光电传感器—Omron E3ZLS61
安装时要让光电开关的检测面 和检测物体成平等线（不能倾 斜于检测物体）。 但是，在检测有光泽物体时 （有光泽的表面） ，如右图一 样，将光电开关倾斜5～10°后 安装。这时，要确认对背景物 体无影响。
二、光电传感器分类及工作原理—对射型
检测方式： 对向设置投光器与受光器。如果检测物 体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线， 进入受光器的光量将减少。掌握这种减 少后便可进行检测。
投
受
光
光
部
部
二、光电传感器分类及工作原理—回归反射型
检测方式： 投受光器一体，投光部发出的光线射到相对设置 的反射板上，反射回到受光部。如果检测物体遮 蔽光线，进入受光部的光量将减少。掌握这种减 少后，便可进行检测。
光电传感器感简介
光电传感器介绍
一、光电传感器概述 二、光电传感器分类及工作原理 三、自动线用的光电传感器—Omron E3ZLS61
一、光电传感器概述
•「光电传感器」是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。 •光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物 体不同而被遮掩或反射，到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化，并 转换为电气信号，进行输出。大多使用可视光（主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜 色）和红外光。 •光电传感器主要分为 对射型、回归反射型、扩散反射型、限定反射型、距离设定型 等。
受光 光強
检测距离
二、光电传感器分类及工作原理—距离设定型
检测方式 受光元件使用2个光电二极管(接近外壳的一侧)称为N(Near)侧，而另一端称为F(Far)侧 。检测物体反射 的投光光束射到受光元件上，检测物体距离不同射到受光元件上的位置也不同，通过检测此不同来确定检 测物体的距离。 1.检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下，反射光将在N侧和F侧的中间点成像，两侧的二极管将受 到同等的光量； 2.相对于设定距离，检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下，反射光将在N侧成像，N侧受光量大； 3.相对于设定距离，检测物体存在于较远的位置的情况下，反射光将在F侧成像，F侧受光量大。 传感器可通过计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。
光电传感器的分类及应用
发展历程及现状
发展历程
自19世纪末发现光电效应以来，光电传感器经历了从简单的光电池到复杂的光电转换系统的漫长发展 历程。随着光电子技术的不断进步，光电传感器的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
现状
目前，光电传感器已经广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断、军事侦察等领域。随着物联网 、人工智能等技术的快速发展，光电传感器在智能家居、智能交通等领域的应用前景更加广阔。
03
光电传感器应用
工业自动化领域
生产线自动化
在自动化生产线上，光电传感器 可用于检测物体的位置、形状、 颜色等信息，实现自动化控制和
优化生产流程。
机器人导航
光电传感器可用于机器人导航和定 位，通过检测环境中的光线变化， 实现机器人的自主移动和避障。
工业安全
光电传感器可用于工业安全领域， 如检测危险区域的人员闯入、监测 机械设备的运行状态等，保障工业 生产的安全。
光电效应传感器
01
利用光电效应原理，将光信号转换为电信号。如光电池、光电
管等。
光生伏特效应传感器
02
利用光生伏特效应，将光能转换为电能。如硅光电池、硒光电
池等。
光电导效应传感器
03
利用光电导效应，在光照条件下，材料的电阻率发生变化。如
硫化镉、硒化镉等光敏电阻。
按输出信号分类
模拟式光电传感器
输出信号为模拟量，如电压或电流。 其大小随被测量变化，可连续反映被 测量的大小。
开关式光电传感器
输出信号为开关量，即只有两种状态 ，通常表示为“0”和“1”或“开” 和“关”。适用于对被测量进行有无 检测或逻辑控制。
按测量方式分类
01
透射式光电传感器
光电传感器的分类 传感器如何操作
光电传感器的分类传感器如何操作光电传感器是接受光电元件作为检测元件的传感器。
它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器的分类光电传感器是接受光电元件作为检测元件的传感器。
它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器的分类1）漫反射型：一般型或能量型（—8），聚焦式（—8—H），带背景抑制功能型（—8—H）光电传感器，带背景分析功能型（—8—HW）2）反射板型：一般型（—6），带偏振滤波功能型（—54, —55），带透亮体检测功能型（—54—G），带前景抑制功能型（—54—V）3）对射型4）槽型5）光纤传感器：塑料光纤型，玻璃光纤型6）色标传感器，颜色传感器，荧光传感器7）光通讯8）激光测距：三角反射原理型，相位差原理型，时间差原理型9）光栅10）防爆/隔爆型2. 安全光电传感1）安全对射光电2）安全光栅3）安全光幕4）安全掌控器3. 门控光电传感器1）雷达传感器：区域检测型2）自动式传感器：单光束型，多光束型，区域检测型3）被动式传感器：区域检测型4）电梯光幕5）通用光电：槽形，对射型等①检测距离长假如在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）无法离检测。
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.液体等几乎全部物体进行检测。
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，响应时间特别短。
④辨别率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特别的受光光学系统，来实现高辨别率。
也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
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。
光电Sensor种类认识及选用
NWInG 自動化技委會 應知應會教材
教材編號:TDC-AU0-0000402
Approved by: 張乃文
Checked BY: 陸偉
Prepare by:洪五貴
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前
言
工業的發展離不開電氣自動化,光電Sensor種類認識 及選用等這些基本元件。認識、區分、以及如何選用 這些基本Sensor元器件非常重要，為加強人員電控基 本知識,故開設此課程。 課程對象：自動化職系相關人員 上課時間：共2Hr
b.反射式:只有一個光纖頭,既負責光束的發射又 負責光束的接收 (反射包括回歸反射,擴散反射, 聚焦光束反射,小光束限定反射 )
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3.光纖的特性
特性 非接觸式檢測 原理 避免了對目標物和感測頭的傷害,延長了感測器的 操作壽命並且無需保養. 應用舉例 安全性能好.(eg: reel架)
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2.光纖的種類
b.同軸型:一般用在高精度的場合,纖芯為發射器 周圍是接收器.
c.分離性:此型多為玻璃光纖,其發射區與接收區 成分離狀態
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2.光纖的種類
3.按光束收發方式廣義上分為: a.對照式:有兩個光纖頭.,一個負責發射,另外一個 負責接收 .
尺寸 分辨率 放大器 反應頻率 接口類型 種類 放大器 功率 光源 顏色 頻率
選用光纖SENSOR一般還應考慮以下几點﹕ 該光纖所能檢測的最小物体（例如﹕端子數pin,)/該光纖的反應速度/環 境是否有特殊要求（例如﹕耐熱﹐耐彎曲等） /該光纖檢測距離是多少/ 依機台空間位置選用對照式還是反射式.（盡可能選用對照式）
常见光电传感器介绍
常见光电传感器介绍光电传感器是一种能将光信号转换成电信号的器件，广泛应用于自动化控制系统中。
光电传感器可以实现对物体的检测、计数、测距等功能，在工业生产、机器人领域具有重要的应用价值。
下面将介绍几种常见的光电传感器。
1.光电开关传感器：光电开关传感器是最常见的光电传感器之一、它采用发射器和接收器配对的方式工作，通过发射的红外光束被物体遮挡后，接收器能够感应到光的变化，从而输出信号，实现对物体的检测。
光电开关传感器具有高灵敏度、反应速度快等特点，广泛应用于自动门、包装线等场景中。
2.光电对射传感器：光电对射传感器是由发射器和接收器两个部件组成的。
这两个部件分别安装在被检测物体的两侧，发射器向接收器发射光束。
当被检测物体穿过光束时，光束被遮挡，接收器无法接收到光信号，从而输出一个指示信号。
光电对射传感器的优点是可以实现较大距离的检测，适用于测距、计数等应用。
3.光电反射传感器：光电反射传感器由发射器和接收器组成，发射器发射光束，反射后被接收器接收。
这种传感器可以实现对物体的检测和距离测量。
由于反射后的光束会受到环境的影响，因此光电反射传感器在应用时需要注意光线的干扰问题。
4.红外线接近开关：红外线接近开关是一种使用红外线光束进行距离检测的传感器。
它可以通过感应物体的反射光来检测物体的存在。
红外线接近开关具有灵敏度高、反应速度快等优点，广泛应用于电梯、自动门等场景中。
5.光电编码器：光电编码器是一种用于测量转速和位置的传感器。
它由发射器和接收器组成，发射器发射光束，被测物体上的编码盘会反射一部分光束到接收器上，接收器将接收到的光信号转换为电信号输出。
光电编码器在机床、汽车等行业中应用广泛。
总之，光电传感器是一类重要的自动化控制器件，广泛应用于工业生产、机器人等领域。
不同类型的光电传感器具有不同的工作原理和应用场景，用户可以根据具体的需求选择合适的光电传感器来实现各种功能。
光电传感器选型指南
光电传感器选型指南光电传感器是一种常见的传感器类型，它能够利用光线进行检测和测量，广泛应用于工业自动化、机器人技术、安防监控等领域。
在选择光电传感器时，需要考虑多个因素，包括应用领域、测量要求、环境条件等。
下面将详细介绍光电传感器选型的指南。
一、了解应用领域和测量要求在选择光电传感器之前，首先需要详细了解应用领域和测量要求。
不同的应用领域和测量要求对光电传感器的性能和特点有不同的要求。
例如，对于工业自动化领域，光电传感器通常需要具有高精度、高速度和长寿命的特点；对于安防监控领域，光电传感器通常需要具有较大的测量范围和良好的稳定性。
二、选择合适的工作原理光电传感器的工作原理主要分为反射式、透射式和散射式三种。
反射式光电传感器通过发射和接收光线来测量物体的属性；透射式光电传感器通过物体遮挡光线来测量物体的位置或存在；散射式光电传感器通过光线与物体发生散射来测量物体的属性。
根据实际应用情况，选择合适的工作原理。
三、考虑测量范围和精度测量范围和精度是选择光电传感器的关键因素之一、测量范围是指光电传感器能够检测物体的最远距离或最大范围，而精度则是指光电传感器在测量过程中的误差程度。
根据实际需求，选择合适的测量范围和精度。
四、考虑工作环境条件五、了解供应商和品牌在选择光电传感器时，了解供应商和品牌也是很重要的一点。
选择有信誉和良好服务的供应商和品牌，能够保证光电传感器的质量和售后服务。
六、考虑成本和性价比最后，还需要考虑成本和性价比。
根据实际预算和需求，选择性价比较高的光电传感器。
综上所述，光电传感器选型的指南包括了了解应用领域和测量要求、选择合适的工作原理、考虑测量范围和精度、工作环境条件、了解供应商和品牌，以及考虑成本和性价比等因素。
通过综合考虑这些因素，能够选择到适合自己应用需求的光电传感器。
Sensor 选用原则
二、 A接点 VS B接点
2.选用原则: 以上为接点形式的一般定义，选用时需以「失效 也安全」为最高原则，即使线路在某个地方断了， 也不会造成危险，即将断线视为危险状态。请注 意所谓「线路断了」，对讯号接收端来说，即开 路(Open)的状态。 判断方法:sensor断线，传递给接收端(程序or硬 件模块)的讯息为「危险状态」。 (所谓危险状态须依实际使用情形判断，请参考 下面的例子)
三、 NPN V.S. PNP
2.选用注意:输出端(Sensor或I/O界面之Output点位)与接收
端(I/O界面之Input点位)型式需搭配。 • 例一: 马达控制器与极限sensor搭配，极限sensor为输 出端，马达控制器为接收端， 两者需同为NPN型或同为 PNP型。 • 例二: 安全光栅与Muting sensor搭配，Muting sensor 为输出端，安全光栅为接收端， 两者需同为NPN型或同 为PNP型。
内容大纲
一、概要 二、A接点 VS B接点 三、NPN VS PNP 四、Q&A
８
一、概要
接点型式:
1.逻辑型式分为A接点与B接点。 2.电气型式分为NPN与PNP。
二、 A接点 VS B接点
1.接点型式定义: sensor在正常未感应下的状态。
◎ A接点: 为Normal Open的型式，在Sensor未 感应的状态下，线路为开路(Open)，在Sensor感 应的状态下，线路为闭合(Close)。
• 回答: 若是Sensor本身感应部的故障，导致侦测异常， 则采用A接点或B接点，效果都是相同的，都无法避免此 故障造成的可能危险。
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应用案例说明
量测金属熔液的液位
透过光束型应用
反射型应用 直线光束回归反射型应用 可设置距离型应用
量测金属熔液的液位
透过光束型应用
Key Message:在高达500 mm的检测距离上实现直径约 1.2 mm大小的光束点, 这使得安装和布置变得非常容易
透过光束型应用
透过光束型应用
2.光纤的种类
b.同轴型:一般用在高精度的场合,纤芯为发射器 周围是接收器.
c.分离性:此型多为玻璃光纤,其发射区与接收区 成分离状态
2.光纤的种类
3.按光束收发方式广义上分为: a.对照式:有两个光纤头.,一个负责发射,另外一个 负责接收 .
b.反射式:只有一个光纤头,既负责光束的发射又 负责光束的接收 (反射包括回归反射,扩散反射, 聚焦光束反射,小光束限定反射 )
(1).该光纤所能检测的最小物体 (2).该光纤的反应速度 (3).环境是否有特殊要求 (4).该光纤检测距离是多少 (5).选用对照式还是反射式
4.基本朮语
7.放大器面板工能介 当有输出时点亮 当接受的光量足够或光束被中断时亮 灵敏度设定时亮
灵敏度设定按钮 按键锁定开辟
输出计时开辟(延时) 暗的时候on或亮的时候on 超高精度数
透过光束型应用
透过光束型应用
透过光束型应用
反射型应用
反射型应用
反射型应用
反射型应用
反射型应用
反射型应用
直线光束回归反射型应用
Key Message:超小体积、且具有光学同轴结构，在狭 小的空间中也能可靠的检测物体
直线光束回归反射型应用
直线光束回归反射型应用
直线光束回归反射型应用
超长检测距离
5.选用注意事项
光纤主要分为光纤和放大器两个部分.其中放大器部分 是选型的关键.
類別
光纖
指標
說明
發光點的大小 對接受光的分辨能力 發射,接受,數據處理能力 NPN,PNP 發光元件(鹵素燈,LED燈) 光源的發射功率(光強) 光源的顏色 光源的頻率
選型依據
檢測微小的物體 光纖的量測精度. 光纖的量測速度. 連接到控制器的輸入接口類型. 光源是否需要均勻,恆定. 光纖的量測距離 光源與被測物的顏色區分度 是否會受到臨近光源的干擾
金屬,塑膠,液位檢測
光纖數pin LED顏色檢測 檢查目標物有沒有到位
4.基本朮语
1.检测距离（x） y x
y x
透过式
反射式
4.基本朮语
2.反应时间
光纤感应到的信号
放大器之输出信号
t
ห้องสมุดไป่ตู้
4.基本朮语
3.应差距离
重 设 距 离
检 测 距 离
应差距离:指标准目标物的重设距离 和检测距离之差.
4.基本朮语
江苏科瑞恩自动化科技有限公司
Jiangsu Cowain Automation Technology Co.,Ltd
合作Cooperative 共赢Win-win 自主Autonomous 创新Innovative
光电Sensor种类认识及选用
NWInG 自动化技委会 应知应会教材
6.使用注意事项
1.对于同轴反射型光纤﹐要将单芯光纤插入到投光入口处﹐多芯光纤插入到受光 入口处﹐反了会降低其精度。
投光 受光
2.。 3.对于光纤的安装方式﹐反射型的最好采取上下型的安装方式﹐即光纤的位置在上。
光纤
检测范 围 4.若左右的话﹐由于检测距离的变换性﹐检测精度会有所下降。 光纤 产品 检测范围不确定 产品
本课程的目标是针对电控光电Sensor种类认识及 选用应用技能,介绍电控标准件及选用, 使学员对 于电控标准件有更进一步的了解.
在本次课程中，你将学习到………
1.光电Sensor种类分类及认识
2.光电Sensor标准件如何选用
提纲
〄1.动作原理 〄2.光纤的种类 〄3.光纤的特性 〄4.基本朮语 〄5.选用注意事项 〄6.使用注意事项 〄7.应用案例说明
1.动作原理
光纤包含纤心和包层（外套），它们有着不同的折射率， 光束反复在包层壁上反射而进行传播〃光束在光纤类传播 反射角度为６０度，光量几乎没有任何损失〃
60。
2.光纤的种类
(1).按材质分: a.塑料光纤:纤芯包含一根 或多根 直径0.25-1mm 的丙烯酸树脂纤维,外套为聚乙烯,具有质轻,便宜,有弹 性. b.玻璃光纤:玻璃光纤包含有直径10-100mm的玻 璃纤维,外套为不锈刚管子,高温光纤可在350度的还 境下工作. (2).按截面形状分: a.平行型: 一般用在塑料光纤
讲师:洪五贵
前
言
工业的发展离不开电气自动化,光电Sensor种类认识 及选用等这些基本组件。认识、区分、以及如何选用 这些基本Sensor元器件非常重要，为加强人员电控基 本知识,故开设此课程。 课程对象：自动化职系相关人员 上课时间：共2Hr
课程特色：图文式教学
考核：笔试(70分合格)
课 程 目 标
4.弯曲半径 过度弯曲会造成光信泄漏,而使检 测不稳定 保持率(FU-6F) 100
50 5 10 15 20 25
4.基本朮语
5.光纤长度与检测距离的关系
检 测 距 离 80 60 40 20 mm 2 4 6 8 10 m 光纤长度 (Fu-6f)
4.基本朮语
6.选用光纤传感器 选用光纤传感器一般应考虑以下几点
直线光束回归反射型应用
直线光束回归反射型应用
可设置距离型应用
Key Message:不受物体色彩的影响。无需为工具更换 重新调整
可设置距离型应用
可设置距离型应用
可设置距离型应用
可设置距离型应用
可设置距离型应用
Thank You!
3.光纤的特性
特性 非接觸式檢測 原理 避免了對目標物和感測頭的傷害,延長了感測器的 操作壽命並且無需保養. 應用舉例 安全性能好.(eg: reel架)
可檢測任何材質的 根據接受到的光量或反射光的光量變化進行 目標物 檢測 長距離檢測 反應時間快 可以區分顏色 高精度檢測 反射式:2M,透過式40M,回歸反射式﹕50M 20us 根據目標物顏色的反射率和吸收率來檢測目 標物反射的光,從而檢測和區分顏色. 對微小目標物進行高精度的定位和檢測.
尺寸 分辨率 放大器 反應頻率 接口類型 種類 放大器 功率 光源 顏色 頻率
选用光纤SENSOR一般还应考虑以下几点﹕ 该光纤所能检测的最小物体（例如﹕端子数pin,)/该光纤的反应速度/环 境是否有特殊要求（例如﹕耐热﹐耐弯曲等） /该光纤检测距离是多少/ 依机台空间位置选用对照式还是反射式.（尽可能选用对照式）