光電傳感器課件

1、光電傳感器,光電傳感器,heyj,光電傳感器,內(nèi)容,一、概述 二、工作原理 三、光電效應 四、光電傳感器的各種應用 五、光電元件實例,光電傳感器,一、概述,光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件。,光電傳感器,概述,它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。 具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的

2、結構簡單，形式靈活多樣，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。,光電傳感器,二、工作原理,原理：是將被測量的變化轉換成光量的變化，再通過光電元件把光量的變化轉換成電信號的一種測量裝置。光電傳感器的構成：光源、光學通路、光電元件。,光電傳感器,三、光電效應,光電轉換器的轉換原理是基于物質的光電效應。 半導體光電效應是半導體中束縛電子在吸收光子后所產(chǎn)生的電學效應，即光生電。它是各類光敏器件工作的基本原理。 內(nèi)光電效應 半導體光電效應 外光電效應,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,四、光電傳感器的各種應用,光電式傳感器的應用可歸納為四種基本形式，即輻射式(

3、直射式)、吸收式、遮光式、反射式。 1、輻射式,被測物體本身就是輻射源，所發(fā)出的光直接照在光電元件上，（或經(jīng)過一定的光通路照在光電元件上），輻射強度與溫度具有一定的關系。,高溫計,光電傳感器,2、吸收式,光源,被測物,光電元件,被吸收的光通量與被測物體的透明度有關。常用來測物體的,混濁度,光電傳感器,3、遮光式,光源,光電元件,光原發(fā)出的光經(jīng)過被測物體時被遮擋部分，使得光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物體在光學通路中的位置有關。,測位移,光電傳感器,4、反射式,光源,被測物,光電元件,反射光通量取決于反射表面的性質、狀態(tài)和光源之間的距離。,表面粗糙度,光電傳感器,五、光電元件實例,1.

4、光敏電阻 它是涂于玻璃底板上的一薄層半導體物質, 半導體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。,光電傳感器,光敏電阻的光照特性用于描述光電流和光照強度之間的關系。不同光敏電阻的光照特性是不相同的。絕大多數(shù)光敏電阻的光照特性曲線是非線性的，如圖所示。 不同類型光敏電阻光照特性不同，但光照特性曲線均呈非線性。因此它不宜作定量檢測元件，這是光敏電阻的不足之處。一般在自動控制系統(tǒng)中用作光電開關。,光敏電阻的光照特性,光敏電阻的光照特性曲線,光電傳感器,優(yōu)點：光敏電阻具有很高的靈敏度，光譜響應的范圍可以從紫外區(qū)域到紅外區(qū)域，而且體積小，性能穩(wěn)定，價格便宜； 缺

5、點：光照與產(chǎn)生的光電流之間呈非線性關系。 需要外部電源，有電流時會發(fā)熱。,光電傳感器,光電傳感器,光電傳感器,2、光電池,光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件，又稱為太陽能電池。它是基于光生伏特效應制成的。它有較大面積的PN結，當光照射在PN結上時，在結的兩端出現(xiàn)電動勢。,光電池,光電傳感器,圖所示為硅光電池的結構原理、外形及電路符號。它是用單晶硅制成的，在一塊N型硅片上用擴散的方法摻入一些P型雜質而形成一個大面積的PN結，P層很薄，從而使光能穿透到PN結上。,硅光電池 (a) 結構原理；(b) 外形；(c) 電路符號,由于光線的照射，使P區(qū)帶正電荷，N區(qū)帶負電荷，從而在兩區(qū)之間形

6、成電位差，即構成光電池，若接于外電路中就可產(chǎn)生電流。,光電傳感器,3、其它光電元件,光敏晶閘管,光敏晶閘管導通后，即使光照消失，光敏晶閘管仍維持導通。光敏晶閘管的特點：導通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達數(shù)百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動檢測控制。,光電傳感器,光電三級管 光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流 大幾十至幾百倍，但相應速度較二極管差。 工作特點 （1）光電轉換 （2）電流放大,光電傳感器,工作原理,光敏晶體管與一般晶體管很相似, 具有兩個PN結, 只是它的基區(qū)一邊做得很大, 以擴大光的照射面積。 當光照射在集電結上時,就會在結附近產(chǎn)生電子-空穴對, 從而形成光電流,相當于三極管的基極電流。由于基極電流的增加, 因此集電極電流是光生電流的倍, 所以光敏晶體管有放大作用。,光電傳感器,光電開關,光電開關是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。,光