光電傳感�是一種小型電子設(shè)備,它可以檢�(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變�。早期的用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的光電傳感器.光電傳感器是一種小的金屬圓柱形�(shè)�,發(fā)射器帶一�(gè)校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器�電纜將這套裝置接到一�(gè)真空�放大器上。在金屬圓筒�(nèi)有一�(gè)小的白熾燈做�光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形�
光電開關(guān)是通過(guò)把光�(qiáng)度的變化�(zhuǎn)換成電信�(hào)的變化來(lái)�(shí)�(xiàn)控制��
光電傳感器在一般情況下,有三部分構(gòu)�,它們分為:�(fā)送器,接收器和檢�(cè)電路�
�(fā)送器�(duì)�(zhǔn)目標(biāo)�(fā)射光束,�(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光�,發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。光束不間斷地發(fā)�,或者改變脈沖寬�。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面,裝有光�(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路,它能濾出有效信�(hào)和應(yīng)用該信號(hào)�
此外,光電傳感器的結(jié)�(gòu)元件中還有發(fā)射板和光�(dǎo)纖維�
三角反射板是�(jié)�(gòu)牢固的反射裝�。它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束�(zhǔn)確地從反射板中返�,具有實(shí)用意�。它可以在與光軸0�25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線,經(jīng)�(guò)反射后,還是從這根反射線返��
光纖(又稱光�(dǎo)纖維LWL�,它�(kuò)大了光電傳感器的使用范圍,形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的�(huán)境中使用,檢�(cè)微小的物�。它在非常高的外界溫度中,在�(jié)�(gòu)受限制的�(huán)境里,都可以獲得滿意的答��
光敏二極管是最常見(jiàn)的光傳感�。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一�,只是它的管殼上開有一�(gè)嵌著玻璃的窗�,以便于光線射入,為增加受光面積,PN�(jié)的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀�(tài)下,并與�(fù)載電阻相串聯(lián),當(dāng)�(wú)光照�(shí),它與普通二極管一�,反向電流很小(�µA�,稱為光敏二極管的暗電流;當(dāng)有光照時(shí),載流子被激�(fā),產(chǎn)生電�-空穴,稱為光電載流子。在外電�(chǎng)的作用下,光電載流子參于�(dǎo)�,形成比暗電流大得多的反向電�,該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照�(qiáng)度成正比,于是在�(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信�(hào)�
光電傳感器光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)�(zhuǎn)換成電信�(hào)的功能外,還有對(duì)電信�(hào)放大的功�。光敏三�(jí)管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩�(gè)極——發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開窗口,以便光線射入。為增大光照,基區(qū)面積做得很大,發(fā)射區(qū)較小,入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電�(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。在�(wú)光照�(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=�1+β)Icbo(很?。纫话闳龢O管的穿透電流還??;當(dāng)有光照時(shí),激�(fā)大量的電�-空穴�(duì),使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流�(guò)管子的電流稱為光電流,集電極電流Ic=�1+β)Ib,可�(jiàn)光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏��
參考軸
�(fā)送器和接收器(對(duì)射型光電傳感器),或者發(fā)送器和目�(biāo)/反射板(反射�,反射板型光電傳感器)之間構(gòu)成的相對(duì)的理想軸�。在�(duì)射型光電傳感器的情況�,參考軸就是透鏡的光�。在反射型和反射板型光電傳感器的情況�,參考軸就是�(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線�
反射板盲區(qū)
光束在反射的�(guò)程中,有一段區(qū)域是不能�(shí)別反射板的區(qū)�,這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)�
暗通(D.on�
是指�(dāng)接收裝置�(wú)光束射入�(shí)光電傳感器的開關(guān)接通;�(dāng)反射型光電傳感器接收反射光束,如果無(wú)物體出現(xiàn),則開關(guān)接通,而當(dāng)有物體出�(xiàn)在光束射線的中間�(shí),開�(guān)就斷��
亮動(dòng)(L.on�
是指�(dāng)光學(xué)接收器受到光照的�(shí)�,傳感器的輸出接�。對(duì)射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時(shí)�,輸出接�;反射型光電傳感器,是在目�(biāo)足夠接近的時(shí)�,輸出接��
盲區(qū)
是指反射型光電傳感器不能�(shí)別目�(biāo)的范��
1、槽形光電開�(guān)
把一�(gè)光發(fā)射器和一�(gè)接收器面�(duì)面地裝在一�(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可�(jiàn)�,在�(wú)阻情況下光接收器能收到光。但�(dāng)被檢�(cè)物體從槽中通過(guò)�(shí),光被遮�,光電開�(guān)便動(dòng)作。輸出一�(gè)開關(guān)控制信號(hào),切斷或接通負(fù)載電�,從而完成一次控制動(dòng)�。槽形開�(guān)的檢�(cè)距離�?yàn)槭苷w�(jié)�(gòu)的限制一般只有幾厘米�
2、對(duì)射式光電開光
若把�(fā)光器和收光器分離�,就可使檢測(cè)距離加大。由一�(gè)�(fā)光器和一�(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為以射分離式光電開光,簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢�(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十�。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩�(cè),檢�(cè)物通過(guò)�(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一�(gè)開關(guān)控制信號(hào)�
3、反光板反射式光電開�(guān)
把發(fā)光器和收光器裝入同一�(gè)裝置�(nèi),在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開�(guān)。正常情況下,發(fā)光器�(fā)出的光被反光板反射回�(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測(cè)物擋�,收光器收不到光�(shí),光電開�(guān)就動(dòng)�,輸出一�(gè)開關(guān)控制信號(hào)�
4、擴(kuò)散反射式光電開關(guān)
它的檢測(cè)頭里也裝有一�(gè)�(fā)光器和一�(gè)收光�,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下�(fā)光器�(fā)出的光收光器是收不到�;當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)�(shí)擋住了光,并把光部分反射回來(lái),收光器就收到光信號(hào),輸出一�(gè)開關(guān)控制信號(hào)�
用途廣泛的久茂光電傳感器系列:
光電傳感器可用來(lái)�(jìn)行非接觸�(cè)�,定�,分類和�(jì)�(shù)不同的物�,廣泛用于汽�,機(jī)械制造,物流控制,印刷包裝及門控行�(yè)。而久茂提供有齊全的光電產(chǎn)品系列用于此類場(chǎng)��
5、光纖式光電開關(guān)
把發(fā)光器�(fā)出的光用光纖引導(dǎo)到檢�(cè)�(diǎn),再把檢�(cè)到的光信�(hào)用光纖引�(dǎo)到光接收器就組成光纖式光電開�(guān)。按�(dòng)作方式的不同,光纖式光電開關(guān)也可分成�(duì)射式、反光板反射�、擴(kuò)散反射式等多種類��
引 言
廣泛�(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的光電傳感�,一般是開關(guān)型的,被稱�光電開關(guān)�光電傳感�由投光器、受光器�集成電路、輸�電路等組�,屬弱電檢�(cè)傳感器。它容易受到�(qiáng)電設(shè)備的電磁干擾。它工作�(shí),引起電磁輻射,形成電磁干擾。當(dāng)�(dòng)作頻率較�、多�(gè)傳感器相距較近時(shí),儀器儀�、總線系�(tǒng)、計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備會(huì)受到�(qiáng)烈的干擾,傳感器本身也�(huì)受到�(qiáng)烈的干擾,此時(shí)電磁兼容�(wèn)題顯得更突出。電磁兼容設(shè)�(jì)的目�,一是使傳感器本身在電磁�(huán)境中能正常工�,避免出現(xiàn)誤動(dòng)�,二是避免傳感器成為電磁干擾源�
光干擾的抑制
光電傳感器以光為媒介�(jìn)行無(wú)接觸檢測(cè)。光是一種頻率很高的電磁波[1 ] 。光干擾也算是一種電磁干�,光干擾是傳感器誤�(dòng)作的主要因素之一。環(huán)境光、背景光和周圍其它光電傳感器�(fā)出的光是光干擾源。以紅外線為媒介�(jìn)行檢�(cè)則可減小可見(jiàn)光的影響,紅外光也不影響可�(jiàn)�。紅外線光電傳感器可用濾光鏡濾去可見(jiàn)�。對(duì)于周圍環(huán)境其它光電傳感器的光干擾, 可用外殼、套�、夾縫來(lái)抑制[2 ] 。圖1 是一種受光器�(jié)�(gòu)��
投光器外殼結(jié)�(gòu)�(shè)�(jì)得當(dāng),可使�(fā)出的光成為規(guī)則光�,而非散射狀,使用�(shí)又安裝得�(dāng),則投光器難成為光干擾源。傳感器�(shè)�(jì)�(shí),采用偏振光及高頻�(diào)制的脈沖�,采用同步檢波方式,都有利于抑制光干��
電路板電磁兼�
光電傳感器通過(guò)高頻�(diào)制產(chǎn)生高頻電信號(hào)。在高頻�,一根導(dǎo)線等效為一�(gè)電感。因�,須盡可能縮短傳感器內(nèi)高頻線的�(zhǎng)�。印制板跡線�(shè)�(jì)�(shí)要考慮盡可能減小電磁輻�。跡線輻射比集成電路輻射要強(qiáng)。跡線如�(gòu)成如�2 所示的大小相等、方向相反的電流�(huán)�,則會(huì)向空間輻射磁�(chǎng),也會(huì)接受空間的磁�(chǎng)�
圖中i 為環(huán)路電�。設(shè)�(huán)路面積為S ,電信�(hào)頻率為f ,�(cè)�天線到輻射平面的距離為d ,�(cè)量天線與印制板平面的夾角為�,則測(cè)得電�(chǎng)�(qiáng)度為
此時(shí)為差模輻�??赏ㄟ^(guò)減小�(huán)路面積S 和環(huán)路電流i �(lái)減小差模輻射。共模輻射可用對(duì)地電壓激�(lì)�、長(zhǎng)度小�1/ 4 波長(zhǎng)的短單極天線�(lái)模擬。共模輻射的電場(chǎng)�(qiáng)度為
式中l(wèi)為短單極天線�(zhǎng)�, 共模電壓�(zhuǎn)換成了差模電流i 。減小地電壓和將差模電流旁路到地可減小共模輻��
總的�(lái)�(shuō),印制板跡線長(zhǎng)度宜�,宜增加寬�,但不宜突然增�,不宜突然拐彎。盡可能增大地線面積以減小地線阻�。高頻信�(hào)��電源��(yīng)盡可能平行地靠近地線。傳感器�(yīng)選用低功耗器�,如CMOS 集成電路。CMOS 器件抗干擾能力強(qiáng),CMOS 邏輯電路抗擾度高�(dá)20 [%]。低功耗器件發(fā)熱小,這有利于傳感器設(shè)�(jì)得更緊密,有利于傳感器�(wěn)定工��
輸出電路電磁兼容
輸出電路是傳感器的末�(jí)電路,一般是�(wú)觸點(diǎn)開關(guān)電路。常用輸出元件有三極��晶閘�。三極管狀�(tài)改變�(shí),引起電磁輻射。在三極管集電極與發(fā)射極之間并接RC 吸收電路,用電感L �(lái)抑制d i/ d t , 就可減小電磁輻射的能量[4 ] ,如圖3 所��
輸出電路電磁兼容�(shè)�(jì)的另一種方法是屏蔽。圖4 �,晶閘管被屏蔽,LC 濾波�(wǎng)�(luò)用來(lái)抑制晶閘管動(dòng)作時(shí)�(chǎn)生的浪涌。濾波網(wǎng)�(luò)與屏蔽罩均接��
抗干擾編�
�(xiàn)�,通信、接�、總線技�(shù)的發(fā)展也促使二�(jìn)制傳感器的智能化。AS-Interface 是一�(gè)�(zhí)行器-傳感�- 接口總線系統(tǒng)。AS-Interface 總線系統(tǒng)最多可安裝248 �(gè)二�(jìn)制傳感器。AS-Interface 芯片與光電傳感器配合,可使傳感器與AS-Interface 總線相�。同一總線�,多�(gè)傳感器相互干擾的�(wèn)題比較嚴(yán)重。這可在傳感器通信�(shí),在信息中加入�(jiān)督碼元(冗余碼) �(jìn)行抗干擾。如�00000 �11111 代替0 �1 。當(dāng)收到10111 ,那可�(rèn)為錯(cuò)了一�,并自�(dòng)糾正第二��
電磁兼容試驗(yàn)
電磁兼容�(shè)�(jì)靠電磁兼容試�(yàn)�(lái)�(yàn)證與改�(jìn)?,F(xiàn)�,有了比較完善的電磁兼容試�(yàn)方法和專門的試�(yàn)�(shè)�。開�(guān)電器�(dòng)作時(shí),形成�(qiáng)烈的干擾,�(chǎn)生瞬�(tài)脈沖。IEC61000-4-4 �(biāo)�(zhǔn)�(duì)電快速瞬變脈沖干擾作出規(guī)�,分為單�(gè)脈沖、一群脈�、脈沖群。脈沖群波形如圖5 所�,周期�300 ms , 脈沖束寬度為15 ms�
單�(gè)脈沖和一群脈沖中單�(gè)脈沖的寬度要小于15ms。IEC1024 �(guī)定的雷電模擬脈沖的寬度也要小�15 ms。光電傳感器�(nèi)部采用小電容�(duì)瞬變脈沖濾波比較適應(yīng)。傳感器若受主機(jī)控制,則可在軟件中采用�(shù)字濾�、延�(shí)指令�(lái)抑制瞬變干擾。光電傳感器輻射敏感度試�(yàn)�(jié)果如�1 所��
�(jié)束語(yǔ)
采用以上�(shè)�(jì)�, 光電傳感器既�(méi)有干�80C51 單片�(jī)�(shí)�(yàn)系統(tǒng), 也沒(méi)有干擾F-40M 型PLC。它�斷路��(yán)酷環(huán)境中能穩(wěn)定地工作。經(jīng)�(guò)電磁兼容�(shè)�(jì),光電傳感器可靠性及�(zhì)量顯著提��
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�153979�(gè)