4.7光电式传感器.ppt

1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得1921年诺贝尔物理学奖。 光敏二极管的反向偏置接法 在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结（又称耗尽层）上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。 光电池外形 能提供较大电流的大面积光电池外形 光电池在动力方面的应用 光电池在动力方面的应用（续） 光电池在动力方面的应用（续） 透射式光电开关示意图 透射式光电开关原理 光电开关在 流水线上的应用 光幕 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。 光幕应用 当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。 光幕应用（续） 光幕应用（续） 光幕应用（续） 光幕应用（续） 光幕应用（续） 光幕应用（续） 反射型光电开关 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）。 定区域反射式光电开关原理 反射型光电开关及反射镜外形 三角反射镜 反射镜反射型光电开关工作原理 被测物漫反射型光电开关原理 漫反射型光电开关的应用 反射型光电开关外形 反射型光电开关外形（续） 光电开关应用 光电开关应用（续） 光电开关应用（续） 光电开关应用（续） 光电式转速表 光电式转速表属于反射式光电传感器，它可以在距被测物数十毫米外非接触地测量其转速。 水泵转速测量 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 漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。 额定距离 电源指示 信号指示 灵敏度调节电位器 透明度测量、控制 质量检测 加工控制 机械手定位 商标方向检测 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测、产品计数、料位检测、尺寸控制、安全报警及计算机输入接口等用途。 4.7.5 常见光电传感器及应用 案例1： 光电测速模型 原理：在被测转速的电机上固定一个调制盘，将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。光线每照射到光电器件上一次，光电器件就产生一个电信号脉冲，经放大器整形后记录。 光电测速模型的两种形式 n =60( f /z ) 2. 模拟式光电传感器 模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特性,其光通量是随被测量而变,光电流就成为被测量的函数,故又称为光电传感器的函数运用状态光电传感器。这一类光电传感器有如下几种工作方式。 被测物体位于恒定光源与光电元件之间,根据被测物对光的吸收程度或对其谱线的选择来测定被测参数。如测量液体、气体的透明度、混浊度,对气体进行成分分析,测定液体中某种物质的含量等。 恒定光源发出的光投射到被测物体上,被测物体把部分光通量反射到光电元件上,根据反射的光通量多少测定被测物表面状态和性质。例如测量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。 被测物体位于恒定光源与光电元件之间,光源发出的光通量经被测物遮去其一部分,使作用在光电元件上的光通量减弱,减弱的程度与被测物在光学通路中的位置有关。利用这一原理可以测量长度、厚度、线位移、角位移、振动等。 被测物体本身就是辐射源，它可以直接照射在光电元件上，也可以经过一定的光路后作用在光电元件上。光电高温计、比色高温计、红外侦察和红外遥感等均属于这一类。这种方式也可以用于防火报警和构成光照度计等。 4.7.3 光电式传感器的常用光源 光源是许多光电传感器的重要组成部分，要使光电传感器很好地工作，除了合理选用光电元件外，还必须配备合适的光源。 发光二极管 发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 钨丝灯泡 这是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。 激光 激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。 光电耦合器件是由发光元件(如发光二极管)和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。 光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二极管，光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光耦合器等。 根据其结构和用途不同，又可