常用光電傳感器介紹

1、1 1、光電傳感器的定義、光電傳感器的定義 光電傳感器（電眼）是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表光電傳感器（電眼）是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。面狀態(tài)的變化等的傳感器。 光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。如光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。如果投射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將果投射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將會(huì)發(fā)生變化。受光部將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行會(huì)發(fā)生變化。受光部將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。輸出。 大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)

2、色來(lái)判斷顏色）大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。和紅外光。 2 2、光電傳感器的特點(diǎn)、光電傳感器的特點(diǎn)檢測(cè)距離長(zhǎng)檢測(cè)距離長(zhǎng) 達(dá)到達(dá)到10m10m以上的檢測(cè)距離。以上的檢測(cè)距離。對(duì)檢測(cè)物體的限制少對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定金屬，它可對(duì)玻璃象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定金屬，它可對(duì)玻璃. .塑料塑料. .木材木材. .液體等幾乎所有液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。物體進(jìn)行檢測(cè)。響應(yīng)時(shí)間短響應(yīng)時(shí)間短 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包光本

3、身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。 分辨率高分辨率高 能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)?？蓪?shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè) 可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。檢測(cè)物體和傳感器

4、造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用?？蓪?shí)現(xiàn)顏色判別可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。行檢測(cè)。便于調(diào)整在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的便于調(diào)整在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。位置進(jìn)行調(diào)整。3 3、光電傳感器的常見(jiàn)分類、光電傳感器的常見(jiàn)分類 光電傳感器常見(jiàn)的主要分為光電傳感器常見(jiàn)的主要分為3 3類。類

5、。1 1、對(duì)射型、對(duì)射型為使投光器發(fā)出的光能進(jìn)入受光器，對(duì)向設(shè)為使投光器發(fā)出的光能進(jìn)入受光器，對(duì)向設(shè)置投光器與受光器。如果檢測(cè)物體進(jìn)入投光置投光器與受光器。如果檢測(cè)物體進(jìn)入投光器和受光器之間遮蔽了光線，進(jìn)入受光器的器和受光器之間遮蔽了光線，進(jìn)入受光器的光量將減少。光量將減少。 掌握這種減少后可進(jìn)行檢測(cè)。掌握這種減少后可進(jìn)行檢測(cè)。2 2、回歸反射型、回歸反射型 在投受光器一體型中，通常光線不會(huì)返回受在投受光器一體型中，通常光線不會(huì)返回受光部。如果投光部發(fā)出的光線碰到檢測(cè)物體，光部。如果投光部發(fā)出的光線碰到檢測(cè)物體，檢測(cè)物體反射的光線將進(jìn)入受光部，受光量檢測(cè)物體反射的光線將進(jìn)入受光部，受光量將增加

6、。掌握這種增加后可進(jìn)行檢測(cè)。將增加。掌握這種增加后可進(jìn)行檢測(cè)。3 3、擴(kuò)散反射型、擴(kuò)散反射型 在投受光器一體型中，通常投光部發(fā)出的光在投受光器一體型中，通常投光部發(fā)出的光線將反射到相對(duì)設(shè)置的反射板上，回到受光線將反射到相對(duì)設(shè)置的反射板上，回到受光部。如果檢測(cè)物體遮蔽光線，進(jìn)入受光部的部。如果檢測(cè)物體遮蔽光線，進(jìn)入受光部的光量將減少。掌握這種減少后可進(jìn)行檢測(cè)。光量將減少。掌握這種減少后可進(jìn)行檢測(cè)。4 4、光電傳感器的其它種類、光電傳感器的其它種類套標(biāo)機(jī)生產(chǎn)每日c產(chǎn)品使用到的色差電眼5 5、光電傳感器原理光電傳感器原理 1 1 1 1、光的性質(zhì)、光的性質(zhì)1.1 1.1 直射：光在空氣中和水中時(shí)，總

7、是直線傳播直射：光在空氣中和水中時(shí)，總是直線傳播 。使用對(duì)射型傳感器外置的開(kāi)。使用對(duì)射型傳感器外置的開(kāi)叉來(lái)檢測(cè)微小物體便是運(yùn)用了這種原理。叉來(lái)檢測(cè)微小物體便是運(yùn)用了這種原理。1.2 1.2 折射：是指光射入到曲折率不同的界面上時(shí)，通過(guò)該界面后，改變行進(jìn)方向折射：是指光射入到曲折率不同的界面上時(shí)，通過(guò)該界面后，改變行進(jìn)方向的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。1.3 1.3 反射：（正反射、回歸反射、擴(kuò)散反射）反射：（正反射、回歸反射、擴(kuò)散反射） 在鏡面和玻璃平面上，光會(huì)以與入射角相同的在鏡面和玻璃平面上，光會(huì)以與入射角相同的角度反射，稱為正反射。角度反射，稱為正反射。3 3個(gè)平面互相直角般組個(gè)平面互相直角般組合的形

8、狀稱為三面直角棱鏡。如果面向三面直角合的形狀稱為三面直角棱鏡。如果面向三面直角棱鏡投光，將反復(fù)進(jìn)行正反射，最終的反射光將向投光的反方向行進(jìn)。這樣的反棱鏡投光，將反復(fù)進(jìn)行正反射，最終的反射光將向投光的反方向行進(jìn)。這樣的反射稱為回歸反射。多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)射稱為回歸反射。多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)mmmm角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而構(gòu)成的。構(gòu)成的。 此外，在白紙等沒(méi)有光澤性的表面上，光線將向各個(gè)方向反射，這樣此外，在白紙等沒(méi)有光澤性的表面上，光線將向各個(gè)方向反射，這樣的反射稱為擴(kuò)散反射。擴(kuò)散反射型將該原理作為檢測(cè)方式。的反射稱為擴(kuò)散反射。擴(kuò)散反射型將該原理作為檢測(cè)方

9、式。6 6、光電傳感器原理、光電傳感器原理2 2 1.41.4、偏光：光線可以表現(xiàn)為與其行進(jìn)方向垂直的振動(dòng)波。作為光電傳感器、偏光：光線可以表現(xiàn)為與其行進(jìn)方向垂直的振動(dòng)波。作為光電傳感器的光源，主要使用的光源，主要使用ledled。從。從ledled投射的光線，會(huì)在與行進(jìn)方向垂直的各個(gè)方向上振投射的光線，會(huì)在與行進(jìn)方向垂直的各個(gè)方向上振動(dòng)，這種狀態(tài)的光稱為無(wú)偏光。將無(wú)偏光的光的振動(dòng)方向限制在一個(gè)方向上的光動(dòng)，這種狀態(tài)的光稱為無(wú)偏光。將無(wú)偏光的光的振動(dòng)方向限制在一個(gè)方向上的光學(xué)過(guò)濾器稱為偏光過(guò)濾器。即從學(xué)過(guò)濾器稱為偏光過(guò)濾器。即從ledled投光，并通過(guò)偏光過(guò)濾器的光線只在一個(gè)方投光，并通過(guò)偏光

10、過(guò)濾器的光線只在一個(gè)方向上振動(dòng)，這種狀態(tài)稱為偏光（正確地說(shuō)應(yīng)為直線偏光）。在某一方向（例如縱向上振動(dòng)，這種狀態(tài)稱為偏光（正確地說(shuō)應(yīng)為直線偏光）。在某一方向（例如縱方向）上振動(dòng)的偏光，無(wú)法通過(guò)限制在其垂直方向（橫方向）上振動(dòng)的偏光過(guò)濾方向）上振動(dòng)的偏光，無(wú)法通過(guò)限制在其垂直方向（橫方向）上振動(dòng)的偏光過(guò)濾器?；貧w反射型的器。回歸反射型的m.s.rm.s.r功能（功能（m.s.r.m.s.r.功能（功能（mirror surface rejectionmirror surface rejection：鏡面體光澤清除）頁(yè)）和作為對(duì)射型配件的防止相互干擾過(guò)濾器就是應(yīng)用了這種鏡面體光澤清除）頁(yè)）和作為對(duì)射

11、型配件的防止相互干擾過(guò)濾器就是應(yīng)用了這種原理。原理。7 7、光電傳感器原理、光電傳感器原理3 3 2 2、光源、光源 2.12.1光的點(diǎn)亮方式光的點(diǎn)亮方式 2.1.12.1.1脈沖變調(diào)光脈沖變調(diào)光: 多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調(diào)光，基本多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調(diào)光，基本以一定周期反復(fù)投光。由于很容易排除以一定周期反復(fù)投光。由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離檢雜亂光的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離檢測(cè)。在帶防止相互干擾功能的類型中，測(cè)。在帶防止相互干擾功能的類型中，投光的周期會(huì)根據(jù)干擾光和雜亂光而在投光的周期會(huì)根據(jù)干擾光和雜亂光而在一定范圍內(nèi)變化一定范圍內(nèi)變化。 2.1.22.1.2直流光直

12、流光: :是連續(xù)投射一定光量是連續(xù)投射一定光量的光線，在標(biāo)記傳感器等部分機(jī)型中使的光線，在標(biāo)記傳感器等部分機(jī)型中使用。能得到高速響應(yīng)性，但有檢測(cè)距離短，用。能得到高速響應(yīng)性，但有檢測(cè)距離短，容易受雜亂光影響等缺點(diǎn)。容易受雜亂光影響等缺點(diǎn)。8 8、光電傳感器原理、光電傳感器原理4 4 2.2光源色與種類光源色與種類9 9、光電傳感器原理、光電傳感器原理5 5 3 3、光纖型光纖型 3.13.1構(gòu)造：構(gòu)造：由于檢測(cè)部（光纖）由于檢測(cè)部（光纖）中完全沒(méi)有電氣部分，所以耐干擾中完全沒(méi)有電氣部分，所以耐干擾等耐環(huán)境性良好。等耐環(huán)境性良好。 3.23.2檢測(cè)原理檢測(cè)原理 :光光纖由中間的核心和外圍部分曲折

13、率較小的外包金屬構(gòu)成。如纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構(gòu)成。如果光線入射到核心部分，光線將會(huì)在與外包金屬的交界面上一邊反復(fù)進(jìn)行全反射，果光線入射到核心部分，光線將會(huì)在與外包金屬的交界面上一邊反復(fù)進(jìn)行全反射，一邊行進(jìn)。通過(guò)光纖內(nèi)部從端面發(fā)出的光線以約一邊行進(jìn)。通過(guò)光纖內(nèi)部從端面發(fā)出的光線以約6060的角度擴(kuò)散，照射到檢測(cè)物的角度擴(kuò)散，照射到檢測(cè)物體上。體上。1010、光電傳感器原理、光電傳感器原理6 6 3.3 3.3光纖的種類與特性光纖的種類與特性 ：1111、光電傳感器原理、光電傳感器原理7 7 4 4、三角測(cè)距三角測(cè)距 ： 距離設(shè)定型光電傳感器主要以三角測(cè)距為檢測(cè)原理。下圖所

14、示的是三角測(cè)距距離設(shè)定型光電傳感器主要以三角測(cè)距為檢測(cè)原理。下圖所示的是三角測(cè)距的原理。從投光元件投射的光線將在檢測(cè)物體上擴(kuò)散反射。反射光將通過(guò)受光透的原理。從投光元件投射的光線將在檢測(cè)物體上擴(kuò)散反射。反射光將通過(guò)受光透鏡在位置檢測(cè)元件（輸出符合光線位置信號(hào)的半導(dǎo)體元件）上成像。檢測(cè)物體在鏡在位置檢測(cè)元件（輸出符合光線位置信號(hào)的半導(dǎo)體元件）上成像。檢測(cè)物體在靠近光學(xué)系統(tǒng)的位置靠近光學(xué)系統(tǒng)的位置a a的情況下，反射光會(huì)在位置檢測(cè)元件的的情況下，反射光會(huì)在位置檢測(cè)元件的a a位置上成像。在離位置上成像。在離光學(xué)系統(tǒng)較遠(yuǎn)的位置光學(xué)系統(tǒng)較遠(yuǎn)的位置b b的情況下，反射光將在的情況下，反射光將在b b位置

15、上成像。因此，通過(guò)測(cè)定位置位置上成像。因此，通過(guò)測(cè)定位置檢測(cè)元件上的成像位置，可以檢測(cè)與檢測(cè)物體的距離。檢測(cè)元件上的成像位置，可以檢測(cè)與檢測(cè)物體的距離。1212、光電傳感器的構(gòu)成分類、光電傳感器的構(gòu)成分類1 1 光電傳感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、電源部光電傳感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、電源部構(gòu)成，按其構(gòu)成狀態(tài)可分為以下幾類構(gòu)成，按其構(gòu)成狀態(tài)可分為以下幾類 11.1 11.1 放大器分離型：放大器分離型：僅投光部和受光部分離，分別作為投光部和僅投光部和受光部分離，分別作為投光部和受光部（對(duì)射型）、或一體的投受光器（反射型）。其他的增幅部、受光部（對(duì)射型）、或一體的投受

16、光器（反射型）。其他的增幅部、控制部采用一體的放大器單元形。控制部采用一體的放大器單元形。 特長(zhǎng)：投受光器僅由投光元件、特長(zhǎng)：投受光器僅由投光元件、受光元件及光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，所以可以采用小型，即使在狹小的場(chǎng)所受光元件及光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，所以可以采用小型，即使在狹小的場(chǎng)所設(shè)置投、受光器，也可在較遠(yuǎn)的場(chǎng)所調(diào)整靈敏度。投受光部與放大設(shè)置投、受光器，也可在較遠(yuǎn)的場(chǎng)所調(diào)整靈敏度。投受光部與放大器單元間的信號(hào)線很容易受干擾。器單元間的信號(hào)線很容易受干擾。1313、光電傳感器的構(gòu)成分類、光電傳感器的構(gòu)成分類2 211.2 11.2 放大器內(nèi)置型：放大器內(nèi)置型：除電源部以外為一體。除電源部以外為一體。( (對(duì)射型分

17、為包括投光對(duì)射型分為包括投光部的投光器和包括受光部、增幅部、控制部的受光器兩種部的投光器和包括受光部、增幅部、控制部的受光器兩種) )。電源。電源部單獨(dú)采用電源單元等形狀。特長(zhǎng)：由于受光部、增幅部、控制部部單獨(dú)采用電源單元等形狀。特長(zhǎng)：由于受光部、增幅部、控制部為一體，所以不需要圍繞微小信號(hào)的信號(hào)線，不易受干擾的影響。為一體，所以不需要圍繞微小信號(hào)的信號(hào)線，不易受干擾的影響。與放大器分離型相比，布線工時(shí)更少，一般比放大器分離型大。與放大器分離型相比，布線工時(shí)更少，一般比放大器分離型大。11.3 11.3 電源內(nèi)置型：電源內(nèi)置型：連電源部也包含在投光器、受光器中的一體化連電源部也包含在投光器、受

18、光器中的一體化產(chǎn)品。特長(zhǎng)：可直接連接到商用電源上，此外還能從受光器直接進(jìn)產(chǎn)品。特長(zhǎng)：可直接連接到商用電源上，此外還能從受光器直接進(jìn)行容量較大的控制輸出。投光器、受光器中還包括了電源變壓器等，行容量較大的控制輸出。投光器、受光器中還包括了電源變壓器等，所以與其他形態(tài)相比很大。所以與其他形態(tài)相比很大。11.4 11.4 光纖型：光纖型：是在投光部、受光部上連接光纖的產(chǎn)品。由光纖單是在投光部、受光部上連接光纖的產(chǎn)品。由光纖單元和放大器單元構(gòu)成。特長(zhǎng)：根據(jù)光纖探頭（前端部分）的組合不元和放大器單元構(gòu)成。特長(zhǎng)：根據(jù)光纖探頭（前端部分）的組合不同，可構(gòu)成對(duì)射型或反射型。適合于檢測(cè)微小物體。光纖單元不受同，

19、可構(gòu)成對(duì)射型或反射型。適合于檢測(cè)微小物體。光纖單元不受干擾的影響。干擾的影響。1414、光電傳感器影響的因素、光電傳感器影響的因素 1 1、對(duì)射型、對(duì)射型/ /回歸反射型回歸反射型 ： 1.1 1.1 檢測(cè)物檢測(cè)物體：體：大小、形狀（縱大小、形狀（縱橫橫高），透明度（不透明體高），透明度（不透明體| |半透明體半透明體| |透透明體），移動(dòng)速度明體），移動(dòng)速度v v（m/sm/s或個(gè)或個(gè)/ /分）。分）。 1.2 1.2 傳感器：檢測(cè)距離（傳感器：檢測(cè)距離（l l），形狀），形狀& &大小的限制、傳感器、回歸反射板（回歸大小的限制、傳感器、回歸反射板（回歸反射型的情況下），有無(wú)

20、多個(gè)緊密安裝、臺(tái)數(shù)、安裝間距、是否可以交錯(cuò)安裝，反射型的情況下），有無(wú)多個(gè)緊密安裝、臺(tái)數(shù)、安裝間距、是否可以交錯(cuò)安裝，安裝的限制（是否需要角度等）。安裝的限制（是否需要角度等）。 1.3 1.3 環(huán)境：環(huán)境溫度，有無(wú)水、油、藥品等飛散。環(huán)境：環(huán)境溫度，有無(wú)水、油、藥品等飛散。 2 2、擴(kuò)散反射型、距離設(shè)定型、限定反射型、擴(kuò)散反射型、距離設(shè)定型、限定反射型 ： 2.1 2.1 檢測(cè)物體：大小、形狀（縱檢測(cè)物體：大小、形狀（縱橫橫高），顏色，材料（鐵、高），顏色，材料（鐵、sussus、木、紙、木、紙等），表面狀態(tài)（粗糙、有光澤），移動(dòng)速度等），表面狀態(tài)（粗糙、有光澤），移動(dòng)速度v v（m/sm/

21、s或個(gè)或個(gè)/ /分）。分）。 2.2 2.2 傳感器：傳感器： 檢測(cè)距離（與工件之間的距離）（檢測(cè)距離（與工件之間的距離）（l l），形狀、大小的限制，有），形狀、大小的限制，有無(wú)多個(gè)緊密安裝、臺(tái)數(shù)、安裝間距無(wú)多個(gè)緊密安裝、臺(tái)數(shù)、安裝間距 ，安裝的限制（是否需要角度等）。，安裝的限制（是否需要角度等）。 2.3 2.3 背景：顏色，材料（鐵、背景：顏色，材料（鐵、sussus、木、紙等），表面狀態(tài)（粗糙、有光澤等）。、木、紙等），表面狀態(tài)（粗糙、有光澤等）。 2.4 2.4 環(huán)境：環(huán)境：環(huán)境溫度，有無(wú)水、油、藥品等飛散。環(huán)境溫度，有無(wú)水、油、藥品等飛散。1515、光電傳感器的接線圖光電傳感器的

22、接線圖單極性的光電傳感器接線圖（例單極性的光電傳感器接線圖（例1）1616、光電傳感器的接線圖、光電傳感器的接線圖雙極性傳感器傳感器的接線圖（例雙極性傳感器傳感器的接線圖（例2）1717、光電傳感器的布線、光電傳感器的布線1 1、電源電壓、電源電壓 使用時(shí)請(qǐng)勿超過(guò)使用電壓范圍。如在使用電壓范圍以上施加電壓，使用時(shí)請(qǐng)勿超過(guò)使用電壓范圍。如在使用電壓范圍以上施加電壓，或在直流電源型的傳感器上施加交流電源（或在直流電源型的傳感器上施加交流電源（ac100vac100v以上），則可能以上），則可能導(dǎo)致破裂或燒毀。導(dǎo)致破裂或燒毀。 2 2、負(fù)載短路、負(fù)載短路 請(qǐng)避免使負(fù)載短路。否則可能引起破裂或燒毀。請(qǐng)避免使負(fù)載短路。否則可能引起破裂或燒毀。3 3、無(wú)負(fù)載的連接、無(wú)負(fù)載的連接 無(wú)負(fù)載情況下，直接連接電源會(huì)引起內(nèi)部元件破裂或燒毀，所以請(qǐng)無(wú)負(fù)載情況下，直接連接電源會(huì)引起內(nèi)部元件破裂或燒毀，所以請(qǐng)務(wù)必在有負(fù)載的情況下進(jìn)行布線。務(wù)必在有負(fù)載的情況下進(jìn)行布線。 4 4、誤接線、誤接線 需考慮電源的極性等，請(qǐng)勿錯(cuò)誤接線。否則可能引起破裂或燒毀。需考慮電源