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1、8.68.6 光电传感器的应用举例光电传感器的应用举例 由于光电测量方法灵活多样，可测参数由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，又具有非接触、高精度、高分辨众多，又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和响应快等优点，加之激率、高可靠性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、光光源、光栅、光学码盘、CCDCCD器件、器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。按其接收状态可分为模拟广泛的应用。按其接收状态可分为模拟式光电传感器和脉冲光电传感器。式光电传感器和脉冲光电传感器。 1
2、 光电传感器在工业上的应用可归光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。下图表明了四射式四种基本形式。下图表明了四种形式的工作方式。种形式的工作方式。23例例1 1：直射式光电转速传感器：直射式光电转速传感器它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板输入轴与被测轴相连接，光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板输入
3、轴与被测轴相连接，光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板输入轴与被测轴相连接，光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上，光敏元件将其转为电信号输出。照射到光敏元件上，光敏元件将其转为电信号输出。照射到光敏元件上，光敏元件将其转为电信号输出。照射到光敏元件上，光敏元件将其转为电信号输出。4例例1 1：直射式光电转速传感器：直射式光电转速传感器通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得被通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得被测转速测转速 n=f/Nn转速；转速； f脉冲频率；脉冲频率； N圆盘孔数。圆盘孔数。5 测速也可以采用反射式：只要用白纸画上测速也可以采用反射式：只要用白纸画上黑道的圆纸贴在旋转体上
4、即可。黑道的圆纸贴在旋转体上即可。其测量电路与透射式相同其测量电路与透射式相同6六、光传感器的应用六、光传感器的应用六、光传感器的应用六、光传感器的应用鼠标器鼠标器鼠标器鼠标器鼠鼠鼠鼠标标标标中中中中的的的的红红红红外外外外接接接接收收收收管管管管就就就就是是是是光光光光传传传传感感感感器器器器。鼠鼠鼠鼠标标标标移移移移动动动动时时时时，滚滚滚滚球球球球带带带带动动动动 x x、y y 方方方方向向向向两两两两个个个个码码码码盘盘盘盘转转转转动动动动，红红红红外外外外管管管管接接接接收收收收到到到到一一一一个个个个个个个个红红红红外外外外线线线线脉脉脉脉冲冲冲冲。计计计计算算算算机机机机分分分
5、分别别别别统统统统计计计计 x x、y y 两两两两个个个个方方方方向向向向上上上上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。传感器应用实例传感器应用实例7例例2 2：光电液位检测：光电液位检测在液体未升到发光二极管及光电三极管平在液体未升到发光二极管及光电三极管平面时，红外发光二极管发出的红外线不会面时，红外发光二极管发出的红外线不会被光电三极管接收；当液位上升到发光二被光电三极管接收；当液位上升到发光二极管及光电三极管平面时，出于液体的折极管及光电三极管平面时，出于液体的折射，光电三极管接射，光电三极管接
6、收到红外信号由此收到红外信号由此获得液位信号。获得液位信号。8例例3 3：感烟传感器：感烟传感器( (火灾报警器的一部分火灾报警器的一部分) ) 由红外发光二极管及光电三极管组成，但由红外发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一平面上二者不在同一平面上( (有一定角度有一定角度) )。在无。在无烟状态时，光电三极管接收不到红外线；烟状态时，光电三极管接收不到红外线；当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感烟传感器时，由于红外线受烟雾粒进入感烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，光电三极管接收到红外线，于折射作用，光电三极管接收到红外线，给出烟雾报给出
7、烟雾报警信号。警信号。9 利用烟雾对光的散利用烟雾对光的散射来工作的火灾报射来工作的火灾报警器为例，简述其警器为例，简述其工作原理工作原理 光传感器的应用光传感器的应用火灾报警火灾报警器器10烟烟雾雾式火灾式火灾报报警器警器: :烟烟雾雾作上升运作上升运动动的，到达的，到达天花天花板板下下，烟感烟感报报警器通警器通过过烟烟发现发现火灾，所以火灾，所以烟烟雾雾式火灾式火灾报报警器警器安装安装在在天花板天花板上。上。烟烟雾雾式火灾式火灾报报警器的核心部件是一个警器的核心部件是一个光光传传感器感器，它可以用，它可以用来来测测量量烟的烟的浓浓度度的，的，该该装置装置设计设计的的时时候，光束是偏离候，光
8、束是偏离感感应应器器的，当烟的，当烟雾进雾进入到入到感感应应室室后，后，烟烟雾雾粒子粒子会将部分光束会将部分光束散散射射到感到感应应器上，当烟器上，当烟雾雾的的浓浓度度逐逐渐渐加大加大时时，就会有更多的，就会有更多的光束被光束被散射散射到感到感应应器上，当器上，当到达到达传传感器的感器的光束光束达到一定的达到一定的程度，程度，蜂蜂鸣鸣器器就会就会发发出出报报警信号。警信号。11例例4 4：光电开关的应用：光电开关的应用下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实下图为检测生产流水线上瓶盖及商标的实例。除计数外，还可进行位置检测例。除计数外，还可进行位置检测( (如装配如装配体有没有到位体有没有到位)
9、)、质量检查、质量检查( (如瓶盖是否压如瓶盖是否压上，标签是否漏贴等上，标签是否漏贴等) )。12光电开关主要用于自动包装机、自动灌装光电开关主要用于自动包装机、自动灌装机、自动封装机、自动或半自动装配流水机、自动封装机、自动或半自动装配流水线等自动化机械装置。线等自动化机械装置。下图为为自动切断控制的实例。下图为为自动切断控制的实例。 可以根据被测物的可以根据被测物的特定标记进行自动特定标记进行自动控制控制( (如根据特定的如根据特定的标记检测后进行自标记检测后进行自动切断、封口等动切断、封口等) )。13例例5 5：防盗报警电路：防盗报警电路将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关于
10、隐蔽的地将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关于隐蔽的地将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关于隐蔽的地将光电断路器安装于抽屉的背后，并设一电源开关于隐蔽的地方，当需要防盗时将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电方，当需要防盗时将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电方，当需要防盗时将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电方，当需要防盗时将开关合上。平时由于挡板插入槽口，光电三极管仅有暗电流，三极管仅有暗电流，三极管仅有暗电流，三极管仅有暗电流，BGBGBGBG不导通，继电器不导通，继电器不导通，继电器不导通，继电器J J J J不吸合。当小偷撬开不吸合。当小偷撬开不吸合。当小偷撬开不
11、吸合。当小偷撬开抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三极管的光电流使抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三极管的光电流使抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三极管的光电流使抽屉时，一拉开抽屉则挡板离开槽口，光电三极管的光电流使R R R R2 2 2 2上产生接近电源的电压，上产生接近电源的电压，上产生接近电源的电压，上产生接近电源的电压，BGBGBGBG导通，继电器吸合，发出报警导通，继电器吸合，发出报警导通，继电器吸合，发出报警导通，继电器吸合，发出报警信号。信号。信号。信号。 14 例例6 6：自动照明灯：自动照明灯D D1 1为触发二极管，触发电压约为触发二极管，触发电压约30v
12、30v左右。左右。在白天时，光敏电阻的阻值低，其分压低在白天时，光敏电阻的阻值低，其分压低于于30v(A30v(A点点) )，触发二极管截止，双向可控，触发二极管截止，双向可控硅无触发电流，硅无触发电流，T T1 1、 T T2 2之间呈断开状态；之间呈断开状态；天暗后，光敏电阻阻值增加，天暗后，光敏电阻阻值增加，A A点电压大于点电压大于30v30v，触发二极管导通，双向可控硅呈导通触发二极管导通，双向可控硅呈导通状态，电灯亮。状态，电灯亮。 R R1 1 、C C1 1为保护双向可控硅的吸为保护双向可控硅的吸收电路。收电路。15正常强度光照在光敏电阻上，因阻值较小，正常强度光照在光敏电阻上
13、，因阻值较小，端压小于端压小于0.5V0.5V，电路中三极管截止，即流过电路中三极管截止，即流过三极管三极管T T和小白炽灯泡的电流趋于零，灯暗，和小白炽灯泡的电流趋于零，灯暗，当光照逐渐变暗，光敏电阻阻值变大，三极当光照逐渐变暗，光敏电阻阻值变大，三极管逐渐导通，流过三极管和灯的电流逐渐变管逐渐导通，流过三极管和灯的电流逐渐变大，灯大，灯DD逐渐变亮。入射光敏电阻的照度为逐渐变亮。入射光敏电阻的照度为零时，灯最亮。零时，灯最亮。二极管二极管DD的作用是保护的作用是保护三极管，防止大反向电三极管，防止大反向电压加在三极管的压加在三极管的bebe两极两极之间。之间。16 例例7 7：路障灯、航标
14、指示灯电路：路障灯、航标指示灯电路白天光敏电阻阻值低，白天光敏电阻阻值低，BGBGl l截止，截止，BGBG2 2也也截止，双向可控硅处于断的状态，当天黑截止，双向可控硅处于断的状态，当天黑时，光敏电阻阻值增加，时，光敏电阻阻值增加， BGBGl l与与BGBG2 2 相继相继导通，双向可控硅有触发电流而处于导通导通，双向可控硅有触发电流而处于导通状态，灯亮。状态，灯亮。17例例9 9：太阳能电池电源系统：太阳能电池电源系统 调节控制器调节控制器调节控制器调节控制器太阳太阳太阳太阳电池电池电池电池方阵方阵方阵方阵直直直直流流流流负负负负载载载载逆逆逆逆变变变变器器器器交交交交流流流流负负负负载
15、载载载发电装置：发电装置：单体太阳能电池单体太阳能电池太阳电池组件太阳电池组件阵列阵列调节控制器：充放电自动控制调节控制器：充放电自动控制阻塞二极管：避免蓄电池对太阳电池放电阻塞二极管：避免蓄电池对太阳电池放电18例例1010：光电管在电影放映机上的应用：光电管在电影放映机上的应用 影片声音重放过程影片声音重放过程影片声音重放过程影片声音重放过程录制：声音录制：声音- -机械振动机械振动- -通过光束宽度变换通过光束宽度变换- -记录在记录在 电影胶片上电影胶片上- -宽度不同的影像声迹宽度不同的影像声迹重放：光重放：光- -声迹声迹- -光电管光电管 声迹宽度起伏变化声迹宽度起伏变化- -光
16、线强弱变化光线强弱变化- -光电流变化光电流变化19例例1111：注油液位控制装置：注油液位控制装置 20例例1313：条形码扫描笔：条形码扫描笔21例例1515：大米分选机：大米分选机大米及杂质大米及杂质在光照下，在光照下，发出不同发出不同光信号光信号22例例1717：吸收式烟尘浊度检测仪：吸收式烟尘浊度检测仪白炽平白炽平白炽平白炽平行光源行光源行光源行光源光检测光检测光检测光检测放大放大放大放大显示显示显示显示报警器报警器报警器报警器刻度校正刻度校正刻度校正刻度校正23例例1818：工件表面粗糙：工件表面粗糙度及尺寸测量度及尺寸测量24门窗防盗控制门窗防盗控制门窗防盗控制门窗防盗控制自动扶
17、梯自动启停自动扶梯自动启停自动扶梯自动启停自动扶梯自动启停其他应用其他应用对射式光电开关对射式光电开关汽车通过检测汽车通过检测汽车通过检测汽车通过检测汽车喷涂控制汽车喷涂控制汽车喷涂控制汽车喷涂控制25鉴别不同高度物体鉴别不同高度物体鉴别不同高度物体鉴别不同高度物体高度判别高度判别高度判别高度判别缺件剔除缺件剔除缺件剔除缺件剔除料位控制料位控制料位控制料位控制对射式光电开关对射式光电开关26围墙监护警戒围墙监护警戒围墙监护警戒围墙监护警戒远距对射式光电开关远距对射式光电开关库房卫士库房卫士库房卫士库房卫士安全警戒安全警戒安全警戒安全警戒27扩散反射式光电开关扩散反射式光电开关料位控制料位控制料
18、位控制料位控制烟雾报警烟雾报警烟雾报警烟雾报警带材对中控制带材对中控制带材对中控制带材对中控制缺料检测缺料检测缺料检测缺料检测28斜度检测斜度检测斜度检测斜度检测扩散反射式光电开关扩散反射式光电开关裂缝检测裂缝检测裂缝检测裂缝检测镜面反射式光电开关镜面反射式光电开关透明玻璃瓶检测透明玻璃瓶检测透明玻璃瓶检测透明玻璃瓶检测长度控制长度控制长度控制长度控制29限距式光电开关限距式光电开关产品计数产品计数产品计数产品计数液位检测液位检测液位检测液位检测气流量监测气流量监测气流量监测气流量监测检测有无盖检测有无盖检测有无盖检测有无盖30限距式光电开关限距式光电开关料径控制料径控制料径控制料径控制行程控
19、制行程控制行程控制行程控制转速监测转速监测转速监测转速监测超速或滞速判别超速或滞速判别超速或滞速判别超速或滞速判别31槽型光电开关槽型光电开关起重机位置控制起重机位置控制起重机位置控制起重机位置控制定长剪切定长剪切定长剪切定长剪切脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器32光电开关式标志传感器光电开关式标志传感器透明薄膜上标志检测透明薄膜上标志检测透明薄膜上标志检测透明薄膜上标志检测电度表转速检测电度表转速检测电度表转速检测电度表转速检测仪表指针位置检测仪表指针位置检测仪表指针位置检测仪表指针位置检测标志检测标志检测标志检测标志检测33光幕传感器光幕传感器自动装配机的侵入检测自动装配机的侵入检测自动装配机的侵入检测自动装配机的侵入检测机器人工作区安全检测机器人工作区安全检测机器人工作区安全检测机器人工作区安全检测车库门车辆通过检测车库门车辆通过检测车库门车辆通过检测车库门车辆通过检测上料机和卸料机的侵入检测上料机和卸料机的侵入检测上料机和卸料机的侵入检测上料机和卸料机的侵入检测34贴片机的侵入检测贴片机的侵入检测贴片机的侵入检测贴片机的侵入检测光幕传感器光幕传感器3536
