范例二红外线光电开关电路的设计与制作
江门市新会技工学校
技能课教案
编号：QD-19-06 流水号：5 电气自动化专业10G3 班共10 页
授课老师：肖正光审阅签名：
新会高级技工学校
毕业设计论文
课题：红外线光电开关电路的设计与制作
系部：电子信息系
专业、班级：电气自动化设备安装与维修
姓名： XXX
指导教师：
完成时间： 2012.6.16
毕业设计论文任务书
1、题目红外线光电开关电路的设计与制作
2、内容要求：（1）、设计并制作一红外线光电开关电路，当光电管接收到红外发射光时，继电器控制所需驱动的电器设备工作。（2）、用Protel 99 SE完成电路原理图的绘制，并提出元件清单，购买关
键元器件。（3）、完成线路板的设计。（4）、样机装配与调试。（5）、完成毕业大作业（综合实训）正文。
3、实施步骤：
1、查阅资料，拟定总体设计方案，IC规格书查询，芯片选型。约3天时间。
2、原理图的设计：①完成红外线光电开关电路的原理图的
设计；②提交元件清单；完成关键元器件的选购，约4天时间。3、
线路板的设计、制作与装配：①用Protel 99 SE完成线路板的设计，利用热转印方法制作线路板；约一周时间。4、完成样机的装配与调试，约2周时间。 5、完成毕业大作业（综合实训）正文。应包括
如下内容：(1) 总体方案设计(2)各功能电路的描述、电路图； (3)
元件清单；(4)线路板的PCB图；(5) 利用热转印方法制作线路板的过程；(6)红外线光电开关的装配与调试；(7) 红外线光电开关实
物照片；(8) 毕业大作业总结。约为3天的时间。
4、本毕业设计任务书于 2012 年 5 月 28 日发出，应于 2012 年 6 月 16 日完成，然后进行成绩评定。
一、摘要：
红外线光电开关是一种新型的非接触式开关,不受其他光源的干扰和使用环境的限制,具有工作可靠、抗干扰能力强、响应速度快、寿命长等优点,而且,红外线虽是不可见光,但它的直线传播、反射、折射等物理属性均与可见光相似,在光的传播中可以使用聚焦透镜、折射棱镜等光学器件.光线不可见意味着有一定的隐蔽性,所以这种开关在工农业生产和安全警卫工作中,有着广泛的应用前景.
设计目的和意义
1、熟悉红外线发射、接收管的使用方法
2、熟悉光电转换电路的构成和应用
3、学习组装一种红外线开关电路
4、巩固大学三年所学的知识
二、红外线光电开关电路
1、设计电路及工作原理
红外线光电开关电路如图所示
该电路由红外发射管RLED和光电管VTG组成红外线开关，继电器K控制所需驱动的电器设备（被控制的设备电路没画出来）。40106施密特触发器用于波形整形，提高开关电路的稳定性。VD用于保护三极管VT1和VT2。
接通电源，红外发射管RLED发射不可见的红外光束，照射在光电接收管VTG上，VTG导通，A点输出低电位；由此施密特触发器40106输出高电位，使VT1和VT2导通，继电器K吸合，常开触点闭合。若在发光管和接收管之间遮挡光线，则VTG截止，A点输出高电位；施密特触发器输出低电位，使VT1和VT2截止，继电器K的常开触点断开。
（a）红外线光电开关电路（b）红外线光电开关结构图
2、注意事项：
1，在红外线反射型传感器的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响其正常工作。
2，外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。如我们站在红外线反射型传感器的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身
着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。
3，红外线反射型传感器的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远。
3、实训主要材料及工具
敷铜板、三氯化铁、无水酒精、松香，焊锡等。
电烙铁、斜口钳（或剪刀）、尖嘴钳、镊子。烙铁架、万用表等。
4、元器件清单
序号名称规格型号代号数量（4套）备注
1 电阻560欧姆R1 1 1/8碳膜电阻
2 电阻18千欧R2 1 1/8碳膜电阻
3 电阻100千欧R3 1 1/8碳膜电阻
4 二极管1N4148 VD 1
5 继电器 1
6 三极管3DG6 VT1 1 NPN小功率管
7 三极管9013 VT2 1 NPN小功率管
8 六施密特触发器CD40106 IC 1
9 红外线光电开关RLDE、VTG
10 二极管1N4001 VD2 1
4、电路原理图
4、protel软件设计图
1、线路PCB图
6.利用热转印方法制作PCB板的过程
（1）将PCB图打印于油印纸中
（2）将PCB图反印于檫亮洗净的敷铜板上
（3）再放入LR-2W8B型（温度约180度）制版机中转印（4）自然冷却后再放入三氯化铁溶液中腐蚀
（5）腐蚀完全后于钻孔机上钻孔
（6）将表面的炭膜用砂纸檫掉后涂上松脂水
（7）安装元件并焊接
7、红外线光电开关的实物图
8、调试过程
（1）先检查电路确认无误后，接上电源
（2）用万用表分别检测CD40106器输入、输出电压并记录数据
（3）用纸把红外线发射遮挡观测LED灯是否亮
9、调试结果
接上电源LED灯发光，用纸把红外线发射遮挡LED灯不发光
10、设计心得
随着时间的流逝，三年的大学生活转眼就到了尾声。我们的毕业设计也随之而来。经过六周的努力我们的毕业设计终于完成了。这次的设计是我们在大学里面的告别之作。我们之前认为这次设计是对我们三年所学知识的总结。做了才知道，自己所学的永远是不够的，这次毕业设计不仅仅是巩固之前的所学，还从中学到了很多新的知识，学习是永无止境的。
通过这次毕业设计让我们认识到我们所学的知识很缺乏的，之前我们就以为自己都学得差不多了，老师也教了很多，感觉自己基本上都学了，但都是书到用时方恨少的感觉，做了才知道自己学会的还是远远不够的，在这个知识的海洋里我们学到的知识是少之又少，让我明白知识是要靠一点点日积月累的，所以我们以后在工作、生活中还要不断学习积累。以充实自己。
这次毕业制作是以团队合作来完成了，这次毕业设计也练就了我们的合作精神，这个设计我们分工合作，每个人都有自己的任务，有的找资料，有的画图，
有的做板。每个人都在发挥自己的长处，遇到那些不懂的就一起商量，遇到我们无法解决的就问老师，我们互相帮助，齐心协力完成这次毕业设计。
我们经过这段时间的努力，我们看着自己在学校里做的最后一个设计，想起制作过程中遇到我难题以及我们如何解决的，真的有一点点的成就感，我们明白绝不能有一点骄傲的心理的，虽然毕业设计完成了，但是我们以后还要有很多要做的，我们要虚心努力学习，学习是永无止境的。这次更让我们明白实践出真知这个道理，我们在书上所学到的道理必须要通过应用才会使它有价值，有些知识在书上所讲的明白了，但是轮到你动手的时候还要克服很多困难的，毕竟在环境中要克服很多环境的因素。所以很多知识都是要实践才出真知的。
在此我们要感谢我们的指导老师刘洋对我们悉心指导，感谢老师给我们的帮助，在设计过程中，我们通过图书馆找资料。上网查询、和同学交流和自我学习，以及向老师请教等方式。使自己的知识巩固了，也从中学到了很多新的知识。其中的难题我们是如何解决的只有自己才知道，但我们所收获的也是挺多了，在整个设计中我们学习了很多知识，也锻炼了自己的动手能力。也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。这个设计可能电路不是很复杂，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我们终身受益。虽然这次是我们在课堂上的最后一个学习，但是我们学习的心和行动决不会因为课堂的停止而止步。
光电开关工作原理分析
光电开关原理及应用 成的族中感器大家言光电开关是传一、前化弱变间光的强和把发射端接收端之员，它于的。由探测的目电流的变化以达到转化为的隔离回路是电输出回路和输入开光电关到合得在许多场缘绝），所以它可以（即电理作原1、工二、光电开关介绍应用。 关近开光电接光电传感器）是光电开关（或遮挡光束的用被检测物对的简称，它是利体物而检测选回路通电路，从反射，由同步线光能反射限于金属，所有有无的。物体不在流输入电。光电开关将被的物体均可检测据根收器再信号射出，接发射器上转换为光进体标物或有无对目收接到的光线的强弱开电数光图1所示。多行探测。工作原理如波光外线见光的红选用的是波长接近可关释语解分类及术。2、光电开关的光。图2是德国SICK公司的部分电开关外型图型，感器体的传器和接收器于一射式光电开关：它是一种集发射反1 （）、分类①漫，器到接收的光线反射器电开关发射发射的足够量体测当有被检物体经过时，物将光反，漫极光率高时体的表面光亮或其反当产于是光电开关就生了开关信号。被检测物检选的开关是首射式的光电开光电反射式测模式。②镜器收器与接：关它亦集发射发器发射电体，光开关于一回反镜射经过反射的出光线过体经检测物被接收器，当开电时，光完且全阻断光线号。测开关信检就关产生了含它包：光对射式电开关③轴光且离分互相上构结在了． 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
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。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。
红外光电开关参数术语解释
光电开关即为光电传感器，又称光电遮断器，以下是红外光电开关的基本参数详解，包括9个点： 1.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。 2.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) 3.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。 4.回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。 5.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。 6.输出形式：分npn二线，npn三线，npn四线，pnp二线，pnp三线，pnp四线，AC 二线，AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的形式输出。 7.指向角：常见GDKG光电传感器的指向角。 8.表面反射率：对于漫反射式槽型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。 9.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。 深圳光藕供应商通用光电耦合器接收头厂家直销电视机顶盒红外线接收头 文章来源地址：https://www.360docs.net/doc/2c573607.html,/
角度传感器应用电路设计
磁阻式传感器KMZ41的特点： 内部包含有两个有磁阻构成的、位置成正交的、独立的电桥（Wheatstone Bridge）。其内部结构如下图所示： 将KMZ41置于有X轴、Y轴构成的平面上，当旋转磁场强度变化时，KMZ41就会产生两路正弦输出的信号，两信号的相位差就代表芯片轴向与磁场方向的夹角a，输出信号波形如下图所示： 图1 图2 图1为KMZ41产生的两路正弦输出信号；图2为芯片轴向与磁场方向的夹角。UZZ9001的内部结构与工作原理： UZZ9001的芯片内部包括A/D转换器1和A/D转换器2、滤波器、算法逻辑、SPI接口、时钟振荡器、；逻辑控制及复位等。UZZ9001Y与KMZ41连接，能够将磁阻式传感器KMZ41输出的两个有相位差的正弦信号转换成数字信号输出，与微控制器配套构成一个角度测量系统。 *
角度传感器部分设计： 方案一 由UZZ9000和KMZ41构成的角度检测电路： UZZ9000为线性电压输出式角度传感器调理器电路，输出电压与被测角度信号成正比；测量角度的范围是0~180°，且在0~100°范围内；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量范围和输出零点均可调节；电源电压范围为+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度范围是-40~+150℃。 由UZZ9000和KMZ41构成的电压输出式角度检测电路如图所示。改变R2和R3的比值，可以调节传感器1的偏移量；改变R4和R5的阻值，可以调节传感器2的偏移量；改变R6和R7的比值，可以调节零点偏移；改变R8和R9的比值；可以调节测量角度范围。电阻R2~R9可以采用电位器代替。电路输出电压送至数字电压表或者微控制器系统，即可显示出被测角度值。该电路可广泛用于发动机凸轮/曲轴速度及位置检测、节流阀控制、转向操作控制、汽车中的ABS系统等领域。 注：1.设置角度范围。在UZZ9000的引脚端13加上不同的外部电压可以选择0~30到0~180共16个不同的角度范围。
传感器应用电路设计.
传感器应用电路设计 电子温度计 学校：贵州航天职业技术学院 班级：2011级应用电子技术 指导老师： 姓名： 组员：
摘要 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计。在件方面介绍单片机温度控制系统的设计,对硬件原理图做简洁的描述。系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序。软硬件分别调试完成以后，将程序下载入单片机中，电路板接上电源，电源指示灯亮，按下开关按钮，数码管显示当前温度。由于采用了智能温度传感器DS18B20，所以本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比它的转换速率极快，进行读、写操作非常简便。它具有数字化输出，可测量远距离的点温度。系统具有微型化、微功耗、测量精度高、功能强大等特点，加之DS18B20内部的差错检验，所以它的抗干扰能力强，性能可靠，结构简单。 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：①传统的分立式温度传感器②模拟集成温度传感器③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对
槽型光电开关的应用和检测与LM393运用电路
槽型光电开关的应用和检测 现在，各种光电开关在自动监测、自动控制、自动计数等生产领域得到了广泛的应用。在实际生产维修当中，笔者根据光电开关的工作原理，利用两只万用表，对槽型光电开关的好坏进行快速判别。现以电动绕线机上计数用的槽型光电开关为例(也有称为"凹型光电开关的)，将测试方法介绍给大家。槽型光电开关实物图见图1，内部原理图见图2。 先把万用表拨在R×100挡，两表笔分别测C、E的正、反向电阻应为无穷大，否则已损坏或性能变差。再把黑表笔搭在C脚，红表笔搭在E脚，然后把另一只万用表拨在R×1挡，其黑表笔搭在A脚，红表笔搭在K脚，利用万用表内部电池电压使光电发射管工作，此时C、E脚的电阻值马上降为较小值。拿掉A、K脚表笔，C、E脚电阻值马上恢复为无穷大。 如把黑表笔搭在K脚，红表笔搭在A脚，则C、E无穷大电阻值不变，即可判断光电开关基本正常。把搭A、K脚的万用表拨到R×lO或R×100挡时，C、E脚的导通电阻值将逐步增大，这主要是随着万用表电阻挡位的增大，其电阻挡"输出"的工作电流也随着下降，使流过光电发射管的电流变小，发射红外线能力变弱，光电接收管的导通电阻也随着增大，可进一步证明光电开关正常。需要说明：如一只采用指针式万用表，另一只采用数字式万用表，测试时应把数字式万用表接C、E脚，指针式万用表接A、K脚。这是由于数字式万用表的二极管挡或电阻挡只能提供微小的电流，不足以使光电开关中的发射管正常工作。
在实际应用当中，光电开关的大小和形状因使用场合、用途的不同而干差万别。槽式光电开关通常是标准的凹字形结构，其光电发射管和接收管分别位于凹形槽的两边，并形成一光轴。当被检测物体经过凹形槽并阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。槽式光电开关安全可靠，适合检测高速变化的生产监测场所。光电开关内部结构主要有NPN型和PNP型两种。一般光电开关的工作电流约5～20n1A，工作电压应低于30V，输出驱动电流则根据型号的不同而有很大的差别，大的几百毫安，小的只有几毫安。 下面以NPN槽型光电开关为例，对其工作原理作一简单的描述：当光电开关通上工作电源，光电发射管发出红外线，接收管处于导通状态。使5点电压小于2.5V以下,并此时6点状态电压为2.5V左右,5 点电压比6点电压低.并送进LM393进行比较大小,输出一个电平.当遮挡片或物体经过"凹槽"时，接收管的红外线信号被中断，其C、E极恢复阻断状态。此是5点状态为5V ,而6点状态电压仍为2.5V左右.低是5点,LM393比较后输出一个反向电平.当遮挡片或物体过去后，接收管重新接收到红外线信号，其C、E极重新处于导通状态。在不同的应用电路中，可根据需要把其工作输出状态设计成高电平或低电平"脉冲"输出， 需要说明的是，有些购买来的成品槽型光电开关的引出脚已焊接了四芯线和插头的(见实物图1)，四根线的颜色分别是棕、黑、红、橙。这四根线并不像平常的红色线接电源，黑色线接地。经实际测试，分别是棕色A，黑色C，红色K，橙色E。
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粮仓智能传感器设计
用于粮仓领域的智能温度传感器的设计 摘要： 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入， 同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应 根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 系统以AT89C51 单片机为控制核心，利用新型一线制温度传感器DS18B20 测量温度值，实现粮仓环境温度的检测和报警。本文给出了由AT89C51 单片机和 DS18B20 构成的单总线温度测量系统的硬件电路及软件流程图。该系统具有测点多、精度高、速度快、稳定性好、报警及时等特点,也可应用于其它相关的温度控制系统，通用性较强。 关键词：一线总线；DS18B20；AT89C51；数字温度传感器 Abstract：The system for the control of the core is AT89C51,the temperature sensors DS18B20 is used to measure temperature and this system can realize ambient temperature measurement and alarm. This article introduces the hardware circuit which the software flow chart constitutes by AT89C51 monolithic integrated circuit and DS18B20. This system has many measuring point, high-precision, wide range of temperature monitoring, good stability and alarms timely, it may also be applied in other related temperature control system and the versatility is strong. Keywords：1-Wire TM；DS18B20；AT89C51；Digit Temperature Densor
最新光电开关综述经典实用
光电开关综述经典实 用
光电开关应用综述 摘要：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。 关键词：光电技术、传感器、光电开关。 I、概述： 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。 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探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，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。 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。 目前，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
半导体传感器应用电路设计
东北石油大学 课程设计 2012年6 月25
任务书 课程传感器课程设计 题目半导体传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名学号 主要内容： 利用温度传感器和热电偶设计制作一个温度测量系统。参考利用半导体温度传感器AD590和单片机技术设计制作一个显示室温的数字温度计的设计提示与分析。进一步了解有关温度传感器的工作原理，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。 基本要求： 1、详细了解所选用的温度传感器的工作原理，工作特性等 2、设计合理的信号调理电路，并列出制作该装置的元器件。 主要参考资料： [1]刘爱华，满宝元.传感器原理与应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.45-48. [2]王雪文，张志勇.传感器原理及应用[M].北京：航空大学出版社，2004.27-34. [3]张福学.现代实用传感器电路[M].北京：中国计量出版社，1997.16-24. [4]缪家鼎，徐文娟，牟同升.光电技术[M].杭州：浙江大学出版社，1987.22-27. 完成期限2012.6.25—2012.6.29 指导教师 专业负责人 2012年6 月25 日
摘要 传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。利用半导体温度传感器AD590 设计制作一个温度测量系统,AD590是一种集成温度传感器，其实质是一种半导体集成电路。集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。 关键词：关键词传感器；半导体；温度传感器；AD590
光电开关实用电路2
光电开关实用电路（2） 漫反射式NPN型 NO输出 本文介绍的NPN型常开输出光电开关电路，是利用CMOS集成电路为核心制作的最基本的漫反射电路。以这种电路生产的光电开关在工业自动化生产线及各种行业中得以广泛使用，且性能稳定、工作可靠。电路以是CD4013B双D触发器为核心，外加一些元器件组成的。CD4013B 是集成触发器芯片，内部有两个独立的D触发器。每个触发器都有一个置位端（SET),复位端（RESET),时钟端（CLOCK),数据输入端（DATA),两个输出端Q和Q/端。图1为CD4013B的封装形式，图2为引脚排列。 图1 CD4013B二种封装形式 图2 CD4013B引脚排列 CD4013B使用电压范围：3-18V。
CD4013B双D触发器引脚功能：1、1Q；2、1Q反；3、1CP；4、1R；5、1D；6、1S；7、Vss；8、2S；9、2D；10、2R； 11、2CP；12、2Q反；13、2Q；14、V DD。 Q-原码输出端，Q反-反码输出端，CP-时钟输入端，R-直接复位端，D-数据输入端，S-直接置位端，V DD-电源正，V SS-接地端。 CD4013B双D触发器的引脚功能如表1所示，CD4013B双D触发器的真值表如表2所示。 表1 CD4013B引脚功能表 表2 CD4013B真值表
CD4013B的逻辑图见图3。 图3 CD4013B逻辑图 从真值表可见，当R为1、S为0时，无论D和CL（时钟）为什么状态，输出Q一定为0，因此R可称为复位端。当S为1、R为0时，输出Q一定为1，s称为置位端。当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，具体是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。 CD4013B可用作单稳态电路，双稳态电路及无稳态电路。所以利用这个集成电路的功能和特性，可用来设计实用的光电开关电路。
2课题五红外线光电开关电路的安装与调试
课题五红外线光电开关电路的安装与调试 1．实训目的 （1）熟悉红外线发射、接收管的使用方法。 （2）熟悉光电转换电路的构成和应用。 （3）学习组装调试一种红外线光电开关电路。 （4）掌握小型继电器的结构及接线方法。 2．实训设备及器件 （1）实训设备：直流稳压电源1台，万用表1只，面包板1块。 （2）实训器材：红外线光电开关，小型继电器，施密特触发器，二极管，三极管，LED，电阻。 3．实训电路及说明 在电子电路中，红外线的发射与接收一般是使用红外发光二极管和红外接收管完成的。这种半导体器件体积可以做的很小，具有重量轻、功耗低、使用寿命长、发出的光均匀稳定等特点。此外，它的最大特点是：这种发光二极管发出的红外光为不可见光，当发出的光束被某一特定的信号调制后，只有专门的调制电路才可接收到，这就具有很强的抗干扰性和保密性。因此在诸如电器的遥控电路、重要部门的防盗报警机构以及其他自控装置中被广泛应用。 本课题学习使用以红外发射、接收管作为传感器组成的红外光电开关电路，其原理图如图2-5-1所示。
图2-5-1红外线光电开关电路 在这个电路中，使用了通用红外线光电开关作为红外线传感器，其外形如图2-5-2所示。这个组件内含有一只微型红外线发射管与一只微型接收管，它主要用于复印机、打字机、冲床等作限位控制、光电计数等。 图2-5-2 红外线光电开关外形图 电路中IC为带有施密特触发器的反相器，用于对信号整形；VT1、VT2构成复合管与继电器K组成了控制执行电路。 电路的工作原理是：红外发射管RLED在通电情况下发出不可见的红外光束，照射在接收管VTG上，接收管VTG实质上相当于一个基极受光照控制的三极管，由于它的基区面积较大，所以当有光照射时，在基区激发出自由电子空穴对，其作用相当于向基区注入少数载流子，效果与引入基极电流一样，因此，能够在集电极回路产生较大的电流，使接收管VTG导通，A点呈低电平，反相器则输出为高电平，它使VT1、VT2导通，继电器K吸合，常开触点闭合。只要在发光管和接收管之间遮挡光线，VTG便截止，A点即由低变为高电平，使反相器输出变为低电平，VT1、V T2截止，继电器K常开触点断开。 值得注意的是，在接收管由亮到暗，或由暗到亮的过程中，晶体管要经过导通和截止的临界状态，十分不稳定，会产生一连串的抖动脉冲。为了消除这种抖动干扰，通常采用施密特触发器来担任整形，以便得到理想的矩形波形，图中IC选用六施密特触发器40106，只用其中的一个单元。
光电传感器工作原理(红外线光电传感器原理)
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。
光照强度传感器及其变送电路设计(范文)复习过程
光照强度传感器及其变送电路设计(范文)
重庆工业职业技术学院 毕业设计 课题名称：单片机流水灯设计 专业班级： 09电子301 学生姓名：魏玉玺 指导教师：王雪萍 二零一二年四月
光照强度传感器及其变送电路设计 【摘要】光照强度传感器是现代工业和日常生活中经常出现的一种基于光强变化的 检测器件，它可以检测出其接收到的光强的变化，主要使用各种光电元件来将光信 号转换成电信号，再经信号取样电路、放大电路和模数转换电路处理，获取表示光 照度的数字信号，再交由微处理器或ＤＳＰ处理。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。本设计利用传感器设计的基本方法，设计 制作一个可以感知外界光照度变化的传感器，以实现对光照度信号的测量。 【关键词】：光照强度；传感器；变送电路 目录
第一章绪论 (4) 1.1引言 (4) 1.2传感器的概述 (4) 第二章系统设计 (5) 2.1光电传感器及敏感元件 (5) 2.1.1光敏电阻器……………………………………………………………………....... 5 2.1.2光敏二极管.............................................................. . (5) 2.1.3光敏晶体管 (6) 2.2光电传感器概述 (6) 2.3光电传感器工作原理 (6) 2.4光照传感器的设计 (8) 2.4.1设计方案一 (8) 2.4.2设计方案二 (9) 2.5方案比较 (10) 第三章变送电路硬件设计 (10) 3.1变送电路简介................................................................................ (10) 3.2热电阻二线制变送器的设计 (12) 3.2.1信号采集电路 (13) 3.2.2一级放大电路和线性化调整电路 (13) 3.2.3调零、电源平衡及二级放大电路……………………………………… 13 3.2.4调满电路和V/I转换电路…………………………………………………… 14 3．3 热电偶二线制变送器电路设计 (14) 3.3.1信号采集和一级放大电路 (14) 3.3.2 线性化调整电路和二级放大电路 (15)
光电开关原理及使用须知
光电开关 光电开关英文叫：Photoelectric switch 1 概述 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。 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探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，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。 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。 目前，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。
2 光电开关的分类 2.1 按检测方式分 下面以上海中沪电子仪器厂的产品为例来介绍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。 表1给出了光电开关的检测分类方式及特点说明。 2.2 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。 3 光电开关工作原理 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。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。 4 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著的特点： ●具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时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；
光电开关原理及应用 三线光电开关工作原理
光电开关原理及应用三线光电开关工作原理光电开关原理及应用邓重一 摘要：介绍了光电开关的原理、术语、种类和使用注意事项；并通过一些实例说明了光电开关的应用。关键词：传感器；光电开关；原理；应用 ：TP212.14 ：A 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， __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 __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 __，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 __于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回 __，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 __，发射器发出的光线直接进入 __，当被检测物体经过
光电开关原理及应用
光电开关原理及应用邓重一 摘要：介绍了光电开关的原理、术语、种类和使用注意事项；并通过一些实例说明了光电开关的应用。 关键词：传感器；光电开关；原理；应用 中图分类号：TP212.14 文献标识码：A 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。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 它们的工作光线示意图如图3所示。 （2）术语解释 常见的术语示意图如图4所示。 ①检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）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：在规定的1s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。
光电开关原理
光电开关原理 点击次数：1870 发布时间：2009-3-7 10:24:36 光电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。 光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。 光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。 如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。 利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。 利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。 利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。 利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。 利用结构的叫光幕传感器等。 这里就简要举几个例子，还有很多的叫法，在此无法一一介绍。 一、光电开关原理与分类 1：按检测形式的分类 （1）对射式 对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a：
电阻式传感器应用电路设计(DOC)
课程设计 2012年6 月25
任务书 课程传感器课程设计 题目电阻式传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器11—1 姓名李宠学号110601220127 主要内容： 本设计是基于电阻式传感器的应用电路设计，其主要包括三个环节即：敏感环节（金属应变片全桥电路）、放大环节（放大器）、转换处理环节（A/D转换和单片机处理）。金属应变片感受外界力的作用，将非物理参量转换为电参量，然后经后续电路放大、A/D转换和单片机处理显示。 基本要求： 1、设计一个电阻式传感器的应用电路。 2、对本设计进行测试、评估。 3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。 主要参考资料： [1] 阎石.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社.2005.12 [2] 刘润华，刘立山.模拟电子技术[J].自动化仪表.2005.6:21-23. [3] 黄贤武，郑筱霞.传感器及其应用[M].北京：高等教育出版社.2004.3:22-28 [4] 张刚毅.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社.2006.8:295-297 完成期限2012.7.1—2012.7.11 指导教师 专业负责人 2012年7 月7 日
摘要 在一些工程实践中，我们不免对力进行测量，在众多测力传感器中，电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大等众多优点得到了广泛的应用。 本设计选用应变式电阻传感器。应变式电阻组成全桥差动电桥，当电阻受到力的作用时，电阻会发生形变导致阻值发生变化，从而使电桥失去平衡产生一个输出值，输出值经放大器放大后，经A/D转换送入单片机，然后由单片机分析处理显示。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。 本设计能学以致用，充分了解电阻式触感器的应用原理，理论联系实际，能够加深对传感器的理解。 关键词：应变式电阻；放大器；单片机；A/D转换
光电开关的原理及应用
2009 №2铜 业 工 程文章编号:1009-3842(2009)02-0041-03 光电开关的原理及应用 蒋慧海 (江西铜业集团公司贵溪冶炼厂,江西贵溪 335424) 摘 要:主要介绍光电开关的工作原理、分类、相关术语的解释、使用注意事项、简单的实例。关键词:光电开关;传感器;发射器;接收器;检测开关信号 中图分类号:T N36文献标识码:B 1 前言 收稿日期:2009-05-26 光电开关(即光电传感器)是传感器大家族中 的成员之一,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,以达到检测遮挡物体的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是光电隔离(即电缘绝),所以它在工业控制领域得到很好的应用。 2 光电开关的工作原理 光电开关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,从而检测遮挡物体的有无。所有能反射光线的物体均可被检测(物体不限于金属)。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检测。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。光电开关的型号种类很多,图2是部分常用光电开关外型图 。 1 4
铜 业 工 程 2009 №2 3 光电开关的分类 (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检测开关信号。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。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。 它们的工作光线示意图如图3所示 。 图3 各种光电开关工作示意图 4 光电开关的相关术语的解释 常见的术语示意图如图4所示 。 图4 开关术语示意图(θ指向角) (1)检测距离:是指检测体按一定方式移动,当 开关动作时测得的基准位置(光电开关的感应表 面)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:在规定的1s 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。 (6)输出形式:分NP N 二线、NP N 三线、NP N 四线、P NP 二线、P NP 三线、P NP 四线、AC 二线、AC 五线(自带继电器),及直流NP N /P NP /常开/常闭多功能等几种常用的输出形式。 (7)指向角:见光电开关的指向角示意图,即如图4的下部三个小图所示。 (8)表面反射率:漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能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决定接受器接收到光线的强度。粗糙的表面反射回的光线强度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。常用材料的反射率如表1所示。 24