10_4传感器与检测技术

1、2021-6-121 第十章第十章 光电传感器（下）光电传感器（下） 第四节第四节 光电开关及光电断续器光电开关及光电断续器 从原理上讲，光电开关及光电断续器没从原理上讲，光电开关及光电断续器没 有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏 接收元件组成，只是光电断续器是整体结构，接收元件组成，只是光电断续器是整体结构， 其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开 关的检测距离可达几米至几十米。关的检测距离可达几米至几十米。 2021-6-122 一、光电开关的结构和分类一、光电开关的结构和分类 光电开关可分为遮断型和反

2、射型两大光电开关可分为遮断型和反射型两大 类。遮断型光电开关的发射器和接收器相类。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。当有物体在两者对安放，轴线严格对准。当有物体在两者 中间通过时，红外光束被遮断，接收器接中间通过时，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。收不到红外线而产生一个负脉冲信号。 遮断型光电开关的检测距离一般可达十几遮断型光电开关的检测距离一般可达十几 米，对所有能遮断光线的物体均可检测。米，对所有能遮断光线的物体均可检测。 2021-6-123 光电开关外形光电开关外形 2021-6-124 遮断型光电开关示意图遮断型光电开关示意图 遮断报

3、警遮断报警 2021-6-125 遮断式光电开关原理遮断式光电开关原理 Object Receiver 遮断式光电开关遮断式光电开关 由相互分离且相对安由相互分离且相对安 装的光发射器和光接装的光发射器和光接 受器组成。当被检测受器组成。当被检测 物体位于发射器和接物体位于发射器和接 受器之间时，光线被受器之间时，光线被 阻断，接受器接受不阻断，接受器接受不 到红外线而产生开关到红外线而产生开关 信号。信号。 被检测物体 光发射器 光接收器 2021-6-126 光电开关在光电开关在 流水线上的应用流水线上的应用 送料器 定区域式光电开关定区域式光电开关 咖啡罐咖啡罐 流水线运行方向流水线运行

4、方向 罐装高度检测罐装高度检测 储料仓储料仓 落料口落料口 遮断式光电开关遮断式光电开关 （计数）（计数） 2021-6-127 光幕光幕 两个柱两个柱 形结构相对形结构相对 而立，每隔而立，每隔 数十毫米安数十毫米安 装一对发光装一对发光 二极管和光二极管和光 敏接收管，敏接收管， 形成光幕，形成光幕， 当有物体遮当有物体遮 挡住光线时，挡住光线时， 传感器发出传感器发出 报警信号。报警信号。 接收器接收器 2021-6-128 光幕应用光幕应用 当有物当有物 体遮挡住光体遮挡住光 线时，传感线时，传感 器发出报警器发出报警 信号，起保信号，起保 护、预警等护、预警等 作用。作用。 光线被遮

5、断（报警）光线被遮断（报警） 2021-6-129 光幕应用（续）光幕应用（续） 产品高度测量产品高度测量 2021-6-1210 光幕应用（续）光幕应用（续） 三维尺寸三维尺寸 检测检测 宽度宽度 测量测量 长度长度 测量测量 高度高度 测量测量 2021-6-1211 光幕应用（续）光幕应用（续） 木材外形截面积检测木材外形截面积检测 2021-6-1212 光幕应用（续）光幕应用（续） 纠偏纠偏 光幕可光幕可 检 测 出 带 材检 测 出 带 材 在 卷 曲 过 程在 卷 曲 过 程 中 的 偏 移 ，中 的 偏 移 ， 经 控 制 器 和经 控 制 器 和 执 行 机 构 使执 行 机

6、 构 使 带 材 向 正 确带 材 向 正 确 的 方 向 运 动的 方 向 运 动 （纠偏）。（纠偏）。 2021-6-1213 光幕应用（续）光幕应用（续） 光幕用于光幕用于 自动收费系统的自动收费系统的 车辆检测车辆检测 2021-6-1214 光幕应用（续）光幕应用（续） 锻压机床的锻压机床的 安全区域设置安全区域设置 及入侵报警及入侵报警 2021-6-1215 光幕应用（续）光幕应用（续） 安全区示警安全区示警 2021-6-1216 反射型光电开关反射型光电开关 反射型光电开关分为两种情况：反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（简称散射镜反射型及被测物漫反

7、射型（简称散 射型）。射型）。 反射镜反射型光电开关采用较为方便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。反射镜通常使度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使 用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏用三角棱镜，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。光）反射回去，提高抗干扰能力。 2021-6-1217 定区域反射式光电开关原理定区域反射式光电开关原

8、理 定区域式光电定区域式光电 开关有一个非常确定开关有一个非常确定 的检测区域，不经过的检测区域，不经过 该区域的被测物体不该区域的被测物体不 会引起光电开关产生会引起光电开关产生 开关信号。开关信号。 检测距离 检测距离 2021-6-1218 反射型光电开关及反射镜外形反射型光电开关及反射镜外形 三角反射镜三角反射镜集发射、接收器集发射、接收器 于一身于一身 2021-6-1219 反射镜反射镜反射型反射型光电开关光电开关 工作原理工作原理 反射镜反射镜反射型反射型光电开光电开 关集光发射器和光接受器关集光发射器和光接受器 于一体，与反射镜相对安于一体，与反射镜相对安 装配合使用。反射镜使

9、用装配合使用。反射镜使用 偏光三角棱镜，能将发射偏光三角棱镜，能将发射 器发出的光转变成偏振光器发出的光转变成偏振光 反射回去，光接收器表面反射回去，光接收器表面 覆盖一层偏光透镜，只能覆盖一层偏光透镜，只能 接受反射镜反射回来的偏接受反射镜反射回来的偏 振光。振光。 反射板反射镜反射镜 被测物体 偏振光偏振光 发射光发射光 调制型光电开关原理调制型光电开关原理 光电开关的光电开关的LED多采用中频（多采用中频（40kHz左右）窄脉左右）窄脉 冲电流驱动，从而发射冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。相应地，调制光脉冲。相应地， 接收光电元件的输出信号经接收光电元件的输出信号经40kHz选

10、频交流放大器及选频交流放大器及 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，又可减小发射灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。的功耗。 2021-6-1221 被测物漫反射型光电开关原理被测物漫反射型光电开关原理 漫反射光线 反射光线 被检测物体 光发射器 和光接受器 发射光线 漫反射型漫反射型 光电开关光电开关集光集光 发射器和光接发射器和光接 受器于一体。受器于一体。 当被测物体经当被测物体经 过该光电开关过该光电开关 时，发射器发时，发射器发 出的光线经被出的光线经被 测物体表面反测物体表面反 射由接受器接射由接受器接 受，于是产

11、生受，于是产生 开关信号。开关信号。 额定距离额定距离 2021-6-1222 漫反射型漫反射型光电开关的应用光电开关的应用 请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备 2021-6-1223 反射型光电开关外形反射型光电开关外形电源电源 指示指示 信号信号 指示指示 2021-6-1224 反射型光电开关外形反射型光电开关外形（续）（续） 灵敏度调节电位器灵敏度调节电位器 2021-6-1225 智能化自学习型光电开关智能化自学习型光电开关 常规反射型光电开关的动作距离是不变的常规反射型光电开关的动作距离是不变的 （与型号有关），当检测流水线上的

12、漫反射物（与型号有关），当检测流水线上的漫反射物 体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学 习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水 线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下 阈值开关数秒，待阈值开关数秒，待“学习学习”指示灯闪亮停止后，指示灯闪亮停止后， 内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就 能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的 被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品被检测物体作出反应

13、。当流水线上的被检测品 种改变时，只需再次种改变时，只需再次“学习学习”，而不必调节机，而不必调节机 械安装螺丝。械安装螺丝。 2021-6-1226 智能化光电开关的自学习过程示意图智能化光电开关的自学习过程示意图 阈值开关阈值开关 学习指示灯学习指示灯 设定距离设定距离 安装距离安装距离 2021-6-1227 表面反射率表面反射率 对于漫反射式光电开关发出的光线需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射率及粗糙

14、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。光电开关的发射光线。 2021-6-1228 光电开关应用（续）光电开关应用（续） 透明度测量、控制透明度测量、控制质量检测质量检测 2021-6-1229 光电开关应用（续）光电开关应用（续） 加工控制加工控制 2021-6-1230 光电开关应用（续）光电开关应用（续） 机械手定位机械手定位 2021-6-1231 光电开关应用（续）光电开关应用（续） 商标方向检测商标方向检测 2021-6-1232 二、二、光电断续器光电断续器 光电断续器可分为遮断型和反射型两种。光

15、电断续器可分为遮断型和反射型两种。 遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常 是标准的是标准的U字型结构。其发射器和接收器做在字型结构。其发射器和接收器做在 体积很小的同一塑料壳体中，分别位于体积很小的同一塑料壳体中，分别位于U型槽型槽 的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准，的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准， 为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过 U U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检 测到的开关量信号。槽式光电开关比较可靠，测到的开关量信号。槽式光电开关比较

16、可靠， 较适合高速检测。较适合高速检测。 反射式反射式 光电断续器光电断续器 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。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。光电断续器的发光化设备、办公设备和家用电器中。光电断续器的发光 二极管可以直接用直流电驱动，亦可用二极管可以直接用直流电驱动，亦可用40kHz40kHz尖脉冲尖脉冲 电流驱动；红外电流驱动；红外LEDLED的正向压降约为的正向压降约为1.11.1 1.3V1.3V，驱动，驱动 电流控制在电流控制在20mA20mA以内。以内。 2021-6-1234 光电断续器外形光电断续器外形 2021-6-1235 光电断续器外形（续）光电断续器外形（续） 红色红色 光柱光柱 2021-6-1236 齿 盘 每齿 盘 每 转过一个齿，转过一个齿， 光电断续器就光电断续器就 输出一个脉冲。输出一个脉冲。 通过脉冲频率通过脉冲频率 的测量或脉冲的测量或脉冲 计数，即可获计数，即可获 得齿盘转速和得齿盘转速和 角位移。角位移。 光电断续器的应用光电