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1、专题光电开关和光电断续器原理 1 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 而光电开关的检测距离可达几米至几十米 2 一 光电开关的结构和分类 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米 对所有能遮断光线的物体均可检测 3 光电开关外形 4 遮断型光电开关示意图 5 遮断报警 遮断式光电开关原理 6 遮断式光电开关由相互分离
2、且相对安装的光发射器和光接受器组成 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 被检测物体 光发射器 光接收器 光电开关在流水线上的应用 7 送料器 落料口 遮断式光电开关 计数 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 8 接收器 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 9 光线被遮断 报警 光幕应用 续 10 产品高度测量 光幕应用 续 11 光幕应用 续 12 木材外形截面积检测 光幕应用 续 13 光幕应用 续 14 光幕用于自动收
3、费系统的车辆检测 光幕应用 续 15 锻压机床的安全区域设置及入侵报警 光幕应用 续 16 安全区示警 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 17 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 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 定区域反射式光电开关原理 18 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 检测距离 检测距离 反射型光电开关及
4、反射镜外形 三角反射镜 19 集发射 接收器于一身 反射镜反射型光电开关工作原理 20 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 反射板 反射镜 被测物体 偏振光 发射光 调制型光电开关原理 光电开关的LED多采用中频 40kHz左右 窄脉冲电流驱动 从而发射40kHz调制光脉冲 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 又可减小发射LED的功耗 21 被测物漫反射型
5、光电开关原理 22 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 漫反射型光电开关的应用 请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备 23 反射型光电开关外形 24 电源指示 信号指示 反射型光电开关外形 续 25 灵敏度调节电位器 智能化自学习型光电开关 26 常规反射型光电开关的动作距离是不变的 与型号有关 当检测流水线上的漫反射物体时 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 当流水线上的被检测物
6、体到达光电开关面前时 按下阈值开关数秒 待 学习 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种改变时 只需再次 学习 而不必调节机械安装螺丝 智能化光电开关的自学习过程示意图 27 阈值开关 学习指示灯 设定距离 安装距离 表面反射率 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 28 光电开关应用 续 29 透明度测量 控制 质量检测 光电开关应用
7、续 30 加工控制 光电开关应用 续 31 机械手定位 光电开关应用 续 32 商标方向检测 二 光电断续器 光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 通常是标准的U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U型槽的两边 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U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 较适合高速检测 33 反射式光电断续器 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 光电断续器的发光二极管可以直接用直流电驱动 亦可用40kHz尖脉冲电流驱动 红外LED的正向压降约为1 1 1 3V 驱动电流控制在20mA以内 34 光电断续器外形 35 光电断续器外形 续 36 红色光柱 光电断续器的应用 37 齿盘每转过一个齿 光电断续器就输出一个脉冲 通过脉冲频率的测量或脉冲计数 即可获得齿盘转速和角位移 请写出转速与频率的关系式 n n 光电断续器的应用 续 38 光电传感器的其他用途 续 39 断裂检测 电梯自动运行条件判断
