光电开关原理及应用 三线光电开关工作原理
【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。
光电开关的原理和应用
光电开关的原理和应用光电开关是一种利用光电效应原理实现检测和控制的设备。
它通过光电传感器将光信号转换为电信号，实现对物体的检测、计数、测距等功能。
光电开关具有响应速度快、反应灵敏、使用寿命长的特点，广泛应用于自动化控制系统中。
本文将介绍光电开关的原理、分类以及在工业生产和日常生活中的应用。
一、光电开关的工作原理光电开关的工作原理基于光电效应。
光电效应是指在光照射下，物质中的电子吸收光能并发生电离现象。
光电开关利用光电效应来实现信号的检测和控制。
其工作过程包含光电传感器和光电控制器两个部分。
光电传感器：光电传感器是光电开关中最重要的组成部分，它通常由光源、光敏元件和光电电路三部分组成。
光源发射光线照射到被测物体上，被测物体反射的光线再经过光敏元件接收。
光敏元件可以是光电二极管、光敏电阻、光敏三极管等。
当光线照射到光敏元件上时，光敏元件会产生电流或电压信号，完成对光信号的转换。
光电控制器：光电控制器是光电开关中的控制部分，其主要功能是对光敏元件输出的信号进行放大、滤波和判别。
根据不同的应用需求，光电控制器可以进行信号增强、阈值设置、控制输出等操作，使得光电开关能够适应不同环境下的检测要求。
二、光电开关的分类光电开关可以根据不同的工作原理和检测方式进行分类。
1. 按照工作原理分类：根据光电效应的不同机理，光电开关可以分为光电导型开关和光电障碍型开关。
光电导型开关：光电导型开关是利用光敏电阻的变化来实现控制开关的工作。
当被测物体出现时，光源照射到光敏电阻上，光敏电阻的阻值发生变化，从而改变了电路的导通状态。
光电障碍型开关：光电障碍型开关是利用物体进入或离开光束来实现控制开关的工作。
当被测物体进入或离开光束时，光线被遮挡或接收，从而改变了光敏元件的光信号，进而控制开关的状态。
2. 按照检测方式分类：根据被测物体与光电传感器之间的相对位置，光电开关可以分为接近式光电开关和光电遮挡式开关。
接近式光电开关：接近式光电开关是通过测量物体与光电传感器之间的距离，实现对物体的接近与离开的检测。
光电开关简介ppt课件可修改文字
光幕应用（续） 木材外形截面积检测
光幕应用（续）
光幕可检 测出带材在 卷曲过程中 的偏移，经 控制器和执 行机构使带 材向正确的 方向运动 （纠偏）。
纠偏
光幕应用（续）
光幕用于 自动收费系统的
车辆检测
超限超载车辆经过固定式称重台时， 计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴 数.车货总重，车长，车速，车辆通过后 红外线收尾系统自动提示检测完毕.
反射式光电
直射型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 相应地，接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减
断续器 小发射LED的功耗。
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。 被测物漫反射型光电开关原理 请写出转速与频率的关系式 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。 它广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体化设备、办公设备和家用电器中。 漫反射型光电开关的应用 直射型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。 当被检测物体位于发射器和接受器之间时，光线被阻断，接受器接受不到红外线而产生开关信号。 反射型光电开关分为两种情况： 被测物漫反射型（简称散射型）。 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
光电断续器外形
两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 遮断式光电开关（计数） 光电开关在流 水线上的应用 一、光电开关的结构和分类 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。 漫反射型光电开关的应用 光幕可检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。 被测物漫反射型（简称散射型）。 车货总重，车长，车速，车辆通过后红外线收尾系统自动提示检测完毕. 定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。 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。 但在实际制作中，上下两路总存在干扰，很难提高测量精度。 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接收器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率及粗糙程 度将决定接收器接收到光线强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。 光电断续器可分为直射式（槽式）和反射型两种。 直射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。 红外LED的正向压降约为1. 超限超载车辆经过固定式称重台时，计算机管理系统自动生成车牌号，轮轴数. 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。
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 __，当被检测物体经过发射器和 __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 __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。
NPN和PNP型三极管及光电开关详解(摘)
开关三极管的工作原理：截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，即为三极管的截止状态饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并丐当基极的电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不再怎么变化，此时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，即为三极管的导通状态。
开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。
PNP型三极管：由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管,称为PNP型三极管。
也可以描述成,电流从发射极E流入的三极管. PNP型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0.NPN型三极管：由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管,称为NPN型三极管. 也可以描述成,电流从发射极E流出的三极管.两者的区别：NPN和PNP主要就是电流方向和电压正负不同，说得“丏业”一点，就是“极性”问题。
NPN 是用 B→E 的电流（IB）控制 C→E 的电流（IC），E极电位最低，丐正常放大时通常C极电位最高，即 VC > VB > VE。
PNP 是用 E→B 的电流（IB）控制 E→C 的电流（IC），E极电位最高，丐正常放大时通常C极电位最低，即 VC < VB < VE。
PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。
但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。
NPN输出是低电平0，PNP输出的是高电平1。
接近开关：接近开关有两线制和三线制之区别，三线制接近开关又分为NPN型和PNP 型，它们的接线是不同的。
请见下图所示：三线制简单的讲就是信号输出分PNP型（24V输出）和NPN型（0V输出）。
光电开关的原理及类型
光电开关的原理及类型光电开关是一种利用光电效应工作的传感器，它通过光电元件将光信号转化为电信号，从而实现对电路的开关控制。
光电开关具有快速响应、长寿命、免接触、高精度等特点，广泛应用于自动化控制、测距、物体检测、流程监控等领域。
光电开关的原理主要基于光电效应的工作原理。
光电效应是指当光照射到一些物质表面时，电子吸收光能，从而使得物质表面的电子获得足够大的能量，跳出原子轨道形成自由电子，产生电子电荷。
光电效应可分为内照射效应和外照射效应两类。
内照射效应是指物质表面产生的电子电荷在物质内部导电的效应，适用于光电开关的发送器。
发送器是光电开关中的发光二极管（LED），通过外加电压使其发出光信号。
当LED发出的光进入光电开关的检测器（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等）时，检测器内部被光激发的电子会跳出原子轨道形成自由电子，导致电流流动，进而被控制电路感知并作出响应。
外照射效应是指物质表面受到外部光照射后，电子电荷在物质表面导电的效应，适用于光电开关的接收器。
接收器可以是光敏电阻（LDR）、光敏二极管（Photodiode）、光敏三极管（Phototransistor）等，它们都能将光信号转化为电信号。
当外界光照射到接收器上时，光敏元件吸收光能，进而使电阻、电流或电压发生变化，被控电路通过测量这种变化来判断光照强度或物体位置。
根据光电元件的类型和特性，光电开关可以分为以下几种类型：1.反射式光电开关：发送器和接收器在同一侧，通过被检测物体对光信号的阻挡来实现开关控制。
被检测物体反射光信号，接收器接收到光信号后触发开关。
2.直射式光电开关：发送器和接收器在相对的两侧，光信号直接从发送器射至接收器。
当有物体进入两个传感器之间的区域时，物体会阻挡光线，触发开关。
3.光纤光电开关：使用光纤将发送器和接收器连接在一起，将光信号传输到需要被检测的地方，达到未见光线的地方进行检测。
4.光电对射开关：发送器和接收器分别安装在两个相对位置上，通过光线在空间中的传输来检测物体位置、测距或测量物体的长度等。
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。
三线光电开关工作原理
三线光电开关工作原理
三线光电开关是一种常用的工业自动化控制元件，通常由光电发射器和光电接收器两部分组成。
其工作原理如下：
1.光电发射器工作原理：
光电发射器通过电流激励产生红外光束，通常由红外发光二极管组成。
红外发光二极管在正向电压的作用下，电流通过二极管，使二极管内部的半导体材料发生重新结合，释放出能量，产生红外光。
2.光电接收器工作原理：
光电接收器用于接收红外光束，并将其转换成电信号。
光电接收器通常由光敏电阻和电路组成。
当红外光束照射到光敏电阻上时，光敏电阻的电阻值会发生变化，产生与光照强度相关的电信号。
3.工作原理：
将光电发射器和光电接收器安装在需要检测的对象的两侧。
当物体进入红外光束的探测范围内时，物体会阻挡或散射光束。
光束被阻挡或散射后，会使得光电接收器接收到较少的红外光，从而导致电信号变化。
光电开关通过检测电信号的变化来判断物体是否存在或通过。
需要注意的是，三线光电开关一般由三根导线连接，分别是电源线、输出线和地线。
电源线用于提供电源给光电发射器和光电接收器，输出线用于将检测结果输出给其他设备，地线用于保护光电开关的安全性和稳定性。
通过以上工作原理，三线光电开关可以实现非接触式的物体检测与控制。
它具有检测灵敏、反应速度快、寿命长等特点，广泛应用于自动化生产线、包装机械、输送设备等领域。
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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
发射器和 __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 __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。
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 __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。
常用的反射率如表1所示。
表1 常用材料的反射率
⑨环境特性：光电开关应用的环境亦会影响其长期可靠性。
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粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀，以至其使用参数和可靠性降低。
较简便的解决方法就是根据光电开关的最大检测距离（Sn）降额使用来确定最佳工作距离。
（3）使用注意事项
①红外线传感器属漫反射型的，所采用的标准检测体为平面的白色画纸。
②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，可能劣化或损坏二线的光电开关，在这种情况下，请将负载经过交流继电器来转换使用。
⑤红外线光电开关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，如灰尘较多的场合，所生产的光电开关在灵敏度的选择上增加了50%，以适应在长期使用中延长光电开关维护周期的要求。
⑦产品均为SMD工艺生产制造，并经严格的合格后才出厂，在一般情况下使用均不会出现损坏。
为了避免意外性发生，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。
以上各注意事项示意图见图5。
三、应用举例
从图6可以看出光电开关的各种应用。
其中，图6（a）为光电开关用于对材料的定位剪切控制；图6（b）为用光电开关来控制液面位的上下限值，当液面位高于或低于上下极限液面位时，光电开关控制电路可使阈门打开或关闭，使液面位的高度保持在上下限之间；图6（c）为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；图6（d）为利用光的直线传播性，检验产品是否等高排列；图6（e）为将光电开关用在流水生产线上，来检测产品的个数；图6（f）为用光电开关检测液面位的高低。
四、结束语
除了以上介绍的例子外，光电开关还在许多方面得到了应用，例如在行程控制、直径限制、转速检测、气流量控制等方面。
我们相信光电开关会做得越来越先进，它的应用也会越来越广泛。
内容仅供参考。