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光电传感器,光电开关的分类

  • 作者:atonm
  • 发布时间:2020-01-07 09:32:51
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光电开关是是利用被检测物体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都可以被检测。光电开关将输入的电流在发射器上转换为光信号并射出,然后接收器根据接收到的光线强弱或有无,对目标物体进行检测。大多数光电开关都是采用波长接近可见光的红外线光波。今天我们来详细介绍下光电开关的分类类型:

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。发射器与接收器一体化,光传输为直流方式的非调制信号,主要小型缝隙光电开关,如U型、C型的槽型光电开关。

对射式

(2)漫反射式

集发光器和收光器于一体,当发射光被通过的目标反射回收光器时,即输出信号。 其检测距离与目标表面反射率有直接关系。当目标表面光亮或透明时,漫射式,聚焦式或定距离式是首选的检测模式。 部分漫反射式光电开关没有透镜,检测距离只有10cm左右,但检测表面光亮或透明目标时非常可靠。

漫反射式


(3)镜面反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,光电开关对置反角矩阵射镜,发射器的光被反射镜后反馈回接收器,光电开关与角矩阵反射镜(多棱镜)形成闭合光路,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对射式短,比直接反射式较长。只需要单线配电即可,由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易;反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。

镜面反射式


(4)辐射光检测形式
通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。

(5)限定反射式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射器与接收器形成一个角度,发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。

(6)夹角式
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射器与接收器形成一个角度,发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体,用于精细检测,如标记检测等。

(7)同轴检测式(单镜头)
这种方式是把发射器与接收器构为一体,发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去,接收光线通过聚焦镜头入射到接收器,主要用于标志检测。目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。

(8)光导纤维式
光导纤维简称光纤,目前光纤式光电开关的光纤基本是两种,一种是塑料光纤,价位比较低,普通检测使用;另一种是玻璃光纤,价位比较高,一些检测精度比较高和温度较高的场合使用。
①:对射式,把光纤套入发射器,把光纤套入接收器,光纤检测头相对安置。

阿童木对射式光纤

②:直接反射式,发射器与接收器构为一体,把光纤套入发射器与接收器(光纤放大器),光纤头为两根光纤并行,直接检测物体。

阿童木直接反射式光纤

③:同轴反射,发射器与接收器构为一体,把光纤套入发射器与接收器(光纤放大器)。光纤头为两根光纤并为一根的形式,发射光纤在中间,接受光纤围着其圆周排列。可以直接反射与镜面反射,取决于光纤放大器的光学结构。

阿童木同轴反射光纤

由于光纤无源传递且不受电磁干扰,因此可以把电信号从类似的影响中分离出来。所以它也特别适合以下场合检测: 1、检测微小目标2、狭窄空间 3、高温环境 4、强电磁场 5、振动机器 6、有腐蚀性气体 7、防爆场所 8、 液位检测。

2:按检测方法的分类

(1)光量法
目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式,既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。
(2)三角测距法
光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响,因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。
(3)激光测量法
由激光器对被测目标发射一个光信号, 然后接受目标反射回来的光信号,通过测量光信号往返经过的时间, 计算出目标的距离。
3:按光源种类的分类
光源目前采用的大多是发光二极管(LED),根据不同使用目的的区别使用。
(1)白炽灯式(可见光)
用于需要白光的标志检测器,由于寿命与抗震性能,现在使用比较少。
(2)发光二极管(LED)式(可见光、近红外光)
具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源,可用于各种用途。
(3)荧光式(可见光)
主要用于需要长度的光电系统(图像传感器等)
(4)紫外光式(不可见光)
通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体(荧光整理疵点、食品中的异物等)。
(5)气体激光式(可见光)
光束比较强,用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合,如蒸汽、烟雾、火焰等场合。
(6)半导体激光式(红光、近红外光)
具有较强的透射率和容易调制的特性,用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。
4:按光源调制种类的分类
(1)直流光式
使发射器的光线为不变的直流光,包括白炽灯和用直流驱动的发光二极管。这种方式有线路简单、响应速度快的特点,但是抗光干扰比较弱,目前仅在较短的距离检测中使用。
(2)调制式

①、脉冲调制式
使发射器发的出光线为具有一定频率的脉冲波,一般称为调制光,采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外,还可以对接收器输出采用具有频率选择的交流放大器进行放大,从而减少周围光线和电气噪声的影响,这是目前国内外使用最广的一种方式。
②、机械旋转调制式
对光源用棱镜或转盘孔旋转后,提取脉冲信号,如用于区域检测和热金属辐射的扫描检测等。
③、扫描式
将多个发射器与接收器组合,通过同步信号逐一扫描,防止相互干扰。如用于光幕传感器。
5:按供电种类的分类
(1)直流式
采用直流电压供电的形式,一般大多采用12-24V(10-30V)的直流电压的供电。
(2)交流式
采用交流电压供电,电压范围为90-240V交流电,满足110VAC与220VAC场合的供电
(3)直流交流混合式
直流电压与交流电压都可以直接接入同一个供电回路的形式,直流电压范围12-240V,交流电压范围24-240V,此形式适应性比较灵活,不需要考虑配电的问题。
6:按输出种类的分类
(1)三极管NPN输出
(2)三极管PNP输出
(3)三极管NPN与PNP混合输出
(4)固态隔离无触点输出
(5)继电器触点输出
(6)可控硅输出
(7)模拟电压
(8)模拟电流
(9)数据信号
7:按结构种类的分类
(1)内藏放大器式
即把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路装配在一个壳体里,接通直流电源就可以获取ON-OFF开关输出,不需要专用放大器,抗噪音能力强,寿命长,电缆线可延长等优点,是主流的一种光电开关。
(2)放大器分离式
这是种早期采用比较多的方式,发光、感光元件装在探头内,用屏蔽线与专用放大器(光电开关主体)连接。主要是探头可以安装在比较狭小的空间对比较小的物体进行检测,但是有抗噪声能力的问题。随着技术的发展,内藏放大器式的光电开关的体积越来越小;这种形式采用相对较少,尤其是光纤传感器的发展。
(3)光纤式
这种光电开关是放大器分离式与内藏放大器式结合的产品,通过光纤才传输光信号,光电开关主体上套上光纤线,另一头光纤探头可以对被检测物体进行检测,其优点光纤探头比较小,可以检测比较微小的物体,光纤线传输的只是光信号,所以不用考虑放大器分离式那样需要考虑抗噪声能力的问题。

(4)自控式
这种光电开关是具有一定功能性的。把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路、电源、继电器等都装配在一起,接上交流或直流电源就可以工作。同时还具有其他一些功能如动作信号的延时、光电开关的信号灵敏度调节等。


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