光电传感器

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光电式传感器

-20 ºC 3.0 4.0 λ/μm
21
常用光敏电阻旳性能参数
给出常用国产MG型光敏电阻旳性能参数
表2.5（1）
常用旳光敏电阻器型号有密封型旳MG41、MG42、MG43和非密封型旳MG45（售22价便宜）。它们旳额定功率均在200mW下列。
② 光敏晶体管
广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电机转速旳检测、光电读出装置等场合。
根据能量守恒定理
h
1 2
m02
A
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光旳频率（s-1）
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
可见：光电子能否产生，取决于光子旳能量是否不小于该物体旳表面逸出功。
h A
hc A
1.239 A
m
0
即入射光波长不大于波长限
光敏二（三）极管存在一种最佳敏捷度旳峰值波长。当入射光旳波长增长时，相对敏捷度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光旳波长缩短时，相对敏捷度也下降，这是因为光子在半导体表面附近就被吸收，而且在表面激发旳电子空穴对不能到达PN结，因而使相对敏捷度下降。01.239 A Nhomakorabeam
时才干产生外光电效应 6
光电管
光电管是装有光阴极和阳极旳真空玻璃管，其阴极受到合适旳光照后发射光电子，这些光电子被具有一定电位旳阳极吸引，并在管内形成空间电子流，称为光电流。此时若光强增大，轰击阴极旳光子数增多，单位时间内发射旳光电子数也就增多，光电流变大。在光电管旳外电路上接合适电阻，电阻上旳电压降将和管内空间电流成正比，或与照射到光电管阴极上旳光有函数关系，从而实现光电转换。

传感器课程3.4光电式传感器

E=h·υ
υ—光波频率； h—普朗克常数，h＝6.63*10-34J/Hz
对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率越高，
光子能量越大。用光照射某一物体，可以看做是一连串能量
为hγ的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，
并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电
子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。
光调制就是把某一被测信息加载到传输光波上
功能型（传感型、物性型）传感器
光纤在传感器中的作用分非功能型（传光型、结构型）
亮电阻和亮电流：光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值，称为该光照下的亮电阻，或亮阻。此时流过的电流，称为亮电流。
光电流：亮电流与暗电流之差，称为光电流。显然，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高。
1）伏安特性（I-U曲线）
（1）典型的光电开关结构（2）光电开关的应用
光纤传感器FOS（Fiber Optical Sensor)用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
与传统的各类传感器相比其优点：不受电磁干扰，体积小，重量轻，可挠曲，灵敏度高，耐腐蚀，传输频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，防爆性好，易与微机连接，便于遥测等。
可见：在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现
象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又
和面积及散热条件等因素有关。电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值

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

简要说明光电式传感器的应用和特点

简要说明光电式传感器的应用和特点
光电式传感器是一种利用光电效应进行检测和测量的装置。

它通过将光源和光电元件（如光敏二极管或光电二极管）组合在一起，利用光的反射、吸收或透过来实现对光信号的感测。

以下是光电式传感器的一些应用和特点：
应用：
1.接近传感器：光电式接近传感器可用于检测物体的存在
或接近，例如自动门的开关、自动灯光控制等。

2.光电编码器：光电式传感器可以用于测量旋转、线性或
角度位置，并广泛应用于机械、自动化和工业控制系统中。

3.反射式传感器：光电式反射式传感器可用于检测物体的
反射光，常用于印刷、包装行业中的标签检测、物体计数等。

4.光栅传感器：光电式光栅传感器可用于检测物体的速度、
位置或旋转，常用于电梯、输送带等运动控制系统中。

特点：
1.非接触式检测：光电式传感器能够在不接触被测物体的
情况下进行检测，不会对被测物体造成损坏或污染。

2.高精度和快速响应：光电式传感器具有较高的精度和快
速的响应时间，可以实时检测到物体的位置、速度或其他特性。

3.良好的环境适应性：光电式传感器在各种环境条件下都
能正常工作，如光照强度变化、温度变化等。

4.长寿命和可靠性：光电式传感器通常具有较长的使用寿命和较高的可靠性，适用于长期运行和工业环境中的应用。

《光电式传感器》课件

光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响，特别是在室外或者强光环境下，测量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的光学元件和电子元件，导致其成本较高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01

光电传感器及应用

光电传感器的分类
透射式光电传感器
光纤式光电传感器
利用光束通过光敏元件，根据透射光强度的变化来检测目标物体的存在和位移。
利用光纤传输光信号，将光信号传输到光敏元件进行检测，常用于远程和恶劣环境下的测量。
反射式光电传感器
利用光束照射到目标物体表面并反射回光敏元件，根据反射光强度的变化来检测目标物体的存在和位移。
光电传感器在物联网中的应用前景
总结词
随着物联网的快速发展，光电传感器在物联网中的应用前景广阔。
详细描述
物联网的普及和发展为光电传感器提供了广阔的应用空间。光电传感器可以用于物联网中的各种设备，如智能家居、智能农业、智能交通等领域的设备。通过与物联网的结合，光电传感器可以实现远程监控、智能控制和自动化操作等功能，提高设备的效率和便利性。同时，光电传感器还可以与其他传感器结合，实现多参数检测和复合功能，进一步提高物联网设备的智能化水平。
02 光电传感器的技术原理
光电效应
光电效应定义
当光照射到物质上时，物质可以吸收光的能量并产生电效应，这
种现象称为光电效应。
光电效应分类
光电效应分为外光电效应和内光电效应，外光电效应是指光电子逸出物质表面，内光电效应是指光子在物质内部产生电子空穴对。
光电效应原理
光电效应的原理是光子能量大于物质禁带宽度时，光子被吸收并释放出电子或空穴，形成光电流。
挑战
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，光电传感器面临着技术更新换代、性能提升、成本降低等挑战，需要不断进行技术创新和改进。
机遇
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，光电传感器的应用领域将进一步拓展，如智能家居、智能交通等领域，为光电传感器的发展带来新的机遇和挑战。

光电传感器的介绍

光电传感器的介绍
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。

它主要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，也可用于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。

光电传感器一般由发射器、接收器和检测电路三部分组成。

根据光电效应现象的不同，光电传感器可分为外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。

光电传感器分类有哪些

光电传感器分类有哪些
1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

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数字式
E3X-NH型
E3X-DA-S／MDA 型
E3X-NA型
手动调节（旋钮）式示教式
1990
E3X-NT/NM型
1995
E3X-DA(DA-N)型
2000
2005
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E3X-DA-S／MDA型系列
调整到最容易使用的光量、｢光量调整｣功能。
（１）无需复杂的模式设定。原来新提案
最高级
无
无
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E3X-DA-S/MDA
操作的标准化→管理的数值化随着需要的变化，传感器也在不停进化。
受光量／门槛值
专利申请中
受光量／峰值保持
在使用过程中，能从有帮助性的丰富的表示方法中根据实际用途进行选择。
百分比／门槛值
标准（门槛值设定 .功能设定）探头设置门槛值调整
检测黑轮胎
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反射型传感器比较
扩散反射型检测正反射光和扩散反射光距离设定型检测扩散反射光限定反射型检测正反射光
垂直的投光
接受扩散反射光
只接受正反射光
投光区域（正反射光＋扩散反射光）都受光
调整一定角度投光
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E3MC全色彩传感器的原理・构造
E3C-LDA具有将光束随心所欲的改变形状的 E3C-LDA具有将光束随心所欲的改变形状的特征：例如点状探头（E3C-LD11）上装上光特征：例如点状探头（E3C-LD11）上装上光束变化单元就能变成线状光、块状光。束变化单元就能变成线状光、块状光。欧姆龙自动化(中国)统辖集团
E3C-LDA 介绍
大型光量条
操作
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E3X-DA-S/MDA
受光量可见设置简单
接通电源只要按ＵＰ／ＤＯＷＮ键设定门槛值后就马上可以使用了。
受光量
门槛値
文字的大小
６ｍｍ
同行业最大
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E3X-DA-S/MDA
可以多个同时使用
同时并列使用多个光纤传感器。您没有觉得使用中有困难吗？
欧姆龙自动化(中国)统辖集团
E3C-LDA 介绍
５个特长
◎与数字式光纤放大器同样大小（宽幅１０ｍｍ）的能驱动激光的放大器单元 ◎激光光束有点状、线状、块状3种光学结构可供选择・以3种型号实现长距离１０００ｍｍ的检测・通过焦点聚焦调整结构、可变化光束的形状・尺寸
◎搭载有最适合长距离定位用的光轴调整结构可调整横方向±２°的激光出射角度 ○在探头单元上采用了清晰易见的大型表示灯在传感器探头上装有能一目了然地确认检测动作的大型指示灯，为现场的简便使用提供了视觉上的支持。 ○探头单元的接插件化使安装更简便传感器的放大器和探头通过接插件可实现即时装卸。因此，探头更换、接线操作、维护等场合下能多次反复地连接。
光电传感器介绍
一、光电传感器概述二、光电传感器的工作原理及特点三、光电传感器术语四、光电传感器型号标准五、光电传感器选型六、光电传感器实验
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光电传感器概述
光电传感器由投光器与受光器组成，一般用来检测物体的通过，投光器中的投光元件从最早的灯泡发展到现在的LED，受光器中的受光元件从最初的光电阻元件发展到现在的PD。传感器的外部构造也由最初的放大器内藏型发展到现在的放大器分离型。能在更广范围下使用。
只有欧姆龙的产品能做这样的调整只有欧姆龙的产品能做这样的调整
在同行业中率先搭载了光轴调在同行业中率先搭载了光轴调整结构。整结构。到目前为止，只能对安装面做上到目前为止，只能对安装面做上下方向的调整，横方向的调整必下方向的调整，横方向的调整必须通过特制的安装配件，用薄板须通过特制的安装配件，用薄板夹住，或用安装调谐器弯曲来对夹住，或用安装调谐器弯曲来对应。本产品通过光轴调整结构，应。本产品通过光轴调整结构，在横方向上能将激光出射角调整在横方向上能将激光出射角调整 ±2°，可大幅度削减工时。 ±2°，可大幅度削减工时。（专利申请中）（专利申请中）
发光（投光器）
接收（受光器）
放大器单元（主体）欧姆龙自动化(中国)统辖集团
探头（传感器部）
对射型光电传感器原理图
茶
投光器
受光器
茶黒
負荷
+L3
主回路
主回路
電源
蓝青
電源
-L3
实际应用：车辆的通过检测
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回归反射型光电传感器
投受光器
回归反射板
負荷
主回路
電源
实际应用：透明瓶的通过检测
无需模式选择
专利申请中
按一下
（２）能解决近距离设置的光量饱和以及光量不足的问题。
无工件无变化不能检测有变化
有工件
可以检测
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E3X-DA-S/MDA
支持长期稳定的高精度检测的４元素ＬＥＤ＋ＡＰＣ回路。
通过采用新开发的4元素ＬＥＤ＋ＡＰＣ（Auto Power Control）回路，实现同行业最高级的长期稳定检测。
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光电传感器术语（一）
光电传感器发生动作的范围；（主要指对射性和回归反射型）
无感应地带处于投受光区域以外的无动作区域，在这块区域内不能检测；（距离设定型，限定反射型，扩散反射型，回归反射型）
＜适合采用＞・能稳定检测出透明的水。＜效果＞・能稳定控制槽内的水位。
＜应用图、解決方法＞・光纤探头紧密安装在玻璃面上。・无水时，玻璃内径的反射光数值为４０００。・有水时，由于光扩散到水里、反射光的数值将减少30左右。能检测出这个差值。１ｍ
无水
有水
D11L
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配线操作传感器的调整・设定操作放大器的设置空间相互干扰
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E3X-DA-S/MDA
进一步发挥传感器性能的手机式控制器。
能在光纤的探头旁边进行设定／示教／微调整。通过统一示教多个放大器能被同时进行示教。
已获得专利
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E3X-DA-S/MDA
距离设定型光电传感器
检测方式和前面的一样。但是受光素子是PSD（位置检测元件）。利用PSD上的光点位置的变化阻值也在变化。注：PSD上的光点的位置决定输出。（而不是光量）
检测距离（可变）投光素子
PSD
ＯＮ
PSD输出
门槛値
ＯＦＦ
检测距离欧姆龙自动化(中国)统辖集团
实际应用：不同流水线上的瓦楞纸箱
E3X-MDA 性能参数（一）
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E3X-MDA 性能参数（二）
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E3X-MDA 应用
应用：检测物体的有无并且判定其正反面
解决
首先检测物体的有无，然后判定物体的正、反面。以往实现此功能需要两个传感器，但是现在使用E3X-MDA只要一个就可以实现。
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E3X-DA-S 性能参数（一）
欧姆龙自动化(中国)统辖集团
E3X-DA-S 性能参数（二）
欧姆龙自动化(中国)统辖集团
标题：槽内水位的检测
行业：药品工程ｏｒ装置名：调和机检测物体：水检测开关名称：光纤开关型号： E3X-DA11-S ＋ E32-D11L ＜问題点＞・希望检测直径为１ｍ的槽内的水位。・希望通过６点检测水位、由于在加压槽中，所以只能通过探视窗口进行检测。＜课题＞・在不振动的条件下，能稳定地进行有无检测的开关。
同行业最薄实现１通道相当于５ｍｍ。（E3X-MDA）型）
专利申请中
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E3X-DA-S/MDA
拓展应用范围的各种｢超先进功能②｣
１．彻底消除含铅材料。２．比原有产品节省约４０％的耗电量
３．工作时数字显示能全灭灯或暗亮灯。（ECO模式）
ECO-mode 只能使用手持式控制器设定。
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E3C-LDA 介绍应用：钟表齿轮的中心针压
入工程部分主攻行业！主攻行业！应用方面，通过激光的透射性（窄视野）应用方面，通过激光的透射性（窄视野）和数字显示的有效利用，有以下两点: 和数字显示的有效利用，有以下两点: ①能在远距离检测１ｍｍ以下的微小物 ①能在远距离检测１ｍｍ以下的微小物体体 ②是适合伸出检查和定位检查的传感器。 ②是适合伸出检查和定位检查的传感器。
自我诊断
通过光量的稳定度判断。与一般光电传感器都带有的绿色稳定指示灯连动，稳定指示灯熄灭则输出ON，表示不稳定。欧姆龙自动化(中国)统辖集团
光电传感器术语（四）
外部诊断输入外部诊断输入ON/OFF时如控制输出变化的话，传感器正常，若传感器一直处于ON或OFF 不变的情况下，那么该传感器有故障。
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E3C-LDA 介绍
激光光束有点状、线状、面状3种可供选择，各种光束的大小可调激光光束有点状、线状、面状3种可供选择，各种光束的大小可调所以可以对物体做出最合适的检测，实现检测的高质量。所以可以对物体做出最合适的检测，实现检测的高质量。
检测距离50mm处光点直径是检测距离50mm处光点直径是 Φ50μm，检测距离是1m处 Φ50μm，检测距离是1m处光点直径是Φ1mm，可以轻松光点直径是Φ1mm，可以轻松检测小物体。检测小物体。
使用FOCUS旋纽，根据工件状况使用FOCUS旋纽，根据工件状况可以将激光光束调整到以下三种可以将激光光束调整到以下三种情况：情况： ∙ 点状光源能调整光点直径的大小 ∙ 点状光源能调整光点直径的大小 ∙ 线状光源能调整光线的长短 ∙ 线状光源能调整光线的长短 ∙ 块状光源能调整光块的面积 ∙ 块状光源能调整光块的面积