情境七設計光電開關

情境七設計光電開關6/9/20231當前第1頁\共有194頁\編于星期一\0點任務一光電傳感器在這一章里，要給大家簡單介紹光電效應，著重講解光電元件的原理、分類、特性、電路接線以及光電傳感器的應用。光電傳感器的最大特點是非接觸測量。6/9/20232當前第2頁\共有194頁\編于星期一\0點1860年，英國物理學家麥克斯韋建立了電磁理論，認識到光是一種電磁波。1905年，德國物理學家愛因斯坦用光量子學說解釋了光電發(fā)射效應，并為此而獲得1921年諾貝爾物理學獎。6/9/20233當前第3頁\共有194頁\編于星期一\0點

第一節(jié)光電效應及光電元件

用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能量為hf的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應電效應的物理現象稱為光電效應。

外光電效應：在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現象稱為外光電效應，基于外光電效應的光電元件有紫外光電管、光電倍增管、光電攝像管等。

6/9/20234當前第4頁\共有194頁\編于星期一\0點紫外管外形當入射紫外線照射在紫外管陰極板上時，電子克服金屬表面對它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外線測量、火焰監(jiān)測等。

紫外線6/9/20235當前第5頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏電阻

當光敏電阻受到光照時，阻值減小。6/9/20236當前第6頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏電阻原理演示

當光敏電阻受到光照時，光生電子-空穴對增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）光照變化產生的電流稱為暗電流6/9/20237當前第7頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏二極管

將光敏二極管的PN結設置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光敏二極管的PN結時，電子-空穴對數量增加，光電流與照度成正比。6/9/20238當前第8頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏二極管外形

光敏二極管陣列包含1024個InGaAs元件的線性光電二極管陣列，可用于分光鏡。6/9/20239當前第9頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外發(fā)射、接收對管外形

紅外發(fā)射管紅外接收管6/9/202310當前第10頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏二極管的反向偏置接法

在沒有光照時，由于二極管反向偏置，所以反向電流很小，這時的電流稱為暗電流，相當于普通二極管的反向飽和漏電流。當光照射在二極管的PN結（又稱耗盡層）上時，在PN結附近產生的電子-空穴對數量也隨之增加，光電流也相應增大，光電流與照度成正比。

6/9/202311當前第11頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏二極管的反向偏置接線（參考上頁圖）及光電特性演示

在沒有光照時，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當光照增加時，光電流IΦ與光照度成正比關系。

光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照6/9/202312當前第12頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏三極管

光敏三極管有兩個PN結。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負（C、E）兩個引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。

6/9/202313當前第13頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏三極管外形

6/9/202314當前第14頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏三極管內部結構

a)

內部組成b)管芯結構c）結構簡化圖1—集電極引腳2—管芯3—外殼4—玻璃聚光鏡5—發(fā)射極引腳6—N+襯底7—N型集電區(qū)8—SiO2保護圈9—集電結10—P型基區(qū)11—N型發(fā)射區(qū)12—發(fā)射結

6/9/202315當前第15頁\共有194頁\編于星期一\0點硅光敏晶體管的光譜特性

電磁波頻譜6/9/202316當前第16頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏二極管、三極管的光電特性比較

0光照光電流光敏三極管光敏二極管3000lx4mA請判斷光敏二極管、三極管的靈敏度孰高孰低0.3mA請作圖計算當E=100lx時，光敏二極管的光電流IΦ

IΦE6/9/202317當前第17頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏晶閘管光敏晶閘管有三個引出電極，即陽極a、陰極k和門極g。它的頂部有一個玻璃透鏡，光敏晶閘管的陽極與負載串聯后接電源正極，陰極接電源負極，門極可懸空。當有一定照度的光信號通過玻璃窗口照射到正向阻斷的PN結上時，將產生門極電流，從而使光敏晶閘管從阻斷狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)。導通后，即使光照消失，光敏晶閘管仍維持導通。要切斷已觸發(fā)導通的光敏晶閘管，必須使陽極與陰極的電壓反向，或使負載電流小于其維持電流。光敏晶閘管的特點是：導通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達數百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動檢測控制。6/9/202318當前第18頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏晶閘管外形光敏面6/9/202319當前第19頁\共有194頁\編于星期一\0點基于光生伏特效應的光電元件

——光電池在N型襯底上制造一薄層P型層作為光照敏感面，就構成最簡單的光電池。當入射光子的能量足夠大時，P型區(qū)每吸收一個光子就產生一對光生電子-空穴對，光生電子-空穴對的的擴散運動使電子通過漂移運動被拉到N型區(qū)，空穴留在P區(qū)，所以N區(qū)帶負電，P區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經短暫的時間，PN結兩側就有一個穩(wěn)定的光生電動勢輸出。

6/9/202320當前第20頁\共有194頁\編于星期一\0點基于光生伏特效應的光電元件

——光電池新型的硅光電池是在P型襯底上制造一薄層N型層作為光照敏感面，效率更高。N型區(qū)每吸收一個光子就產生一對光生電子-空穴對。空穴通過漂移運動被拉到P型區(qū)，帶正電；電子留在N區(qū)，帶負電。6/9/202321當前第21頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池外形光敏面6/9/202322當前第22頁\共有194頁\編于星期一\0點能提供較大電流的大面積光電池外形6/9/202323當前第23頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池串聯，能提高電壓；

并聯，可以提高輸處電流每一片光電池的最大輸出電壓約為0.6V，每平方米，晴天的輸出電流約為10A。6/9/202324當前第24頁\共有194頁\編于星期一\0點太陽能組件6/9/202325當前第25頁\共有194頁\編于星期一\0點其他光電池及在照度測量中的應用柔光罩下面為圓形光電池6/9/202326當前第26頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池在動力方面的應用太陽能賽車太陽能電風扇太陽能硅光電池板6/9/202327當前第27頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池在動力方面的應用（續(xù)）住宅太陽能供電6/9/202328當前第28頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池在動力方面的

應用（續(xù)）嫦娥一號上的光電池板6/9/202329當前第29頁\共有194頁\編于星期一\0點光電池的光電特性

一個典型的硅光電池的光電特性1—開路電壓曲線2—短路電流曲線

開路電壓為對數特性短路電流為線性特性6/9/202330當前第30頁\共有194頁\編于星期一\0點第二節(jié)光電元件的基本應用電路

一、光敏電阻的基本應用電路

a）UＯ與光照變化趨勢相同的電路b）UＯ與光照變化趨勢相反的電路

6/9/202331當前第31頁\共有194頁\編于星期一\0點二、光敏二極管應用電路

利用反相器可將光敏二極管的輸出電壓轉換成TTL電平。

當光照增加，Ui<（1/2）VDD時，反相器翻轉,輸出變?yōu)槭裁措娖剑?/p>

6/9/202332當前第32頁\共有194頁\編于星期一\0點光敏三極管光控繼電器電路

當無光照時，V1截止，IΦ=0，則V2處于什么狀態(tài)？繼電器KA吸合還是釋放？如果將V1與Rb2位置上下對調，請畫出電路，并分析工作過程。

6/9/202333當前第33頁\共有194頁\編于星期一\0點五、光電池的應用電路

——光電池短路電流測量電路

I/U轉換電路的輸出電壓Uo與光電流IΦ成正比。若光電池用于微光測量時，IΦ可能較小，則應增加一級放大電路，并在第二級使用電位器RP微調總的放大倍數。6/9/202334當前第34頁\共有194頁\編于星期一\0點第三節(jié)光電傳感器的應用

—、光源本身是被測物的應用實例

光的照度E的單位是lx（勒克斯），它是常用的光度學單位之一，它表示受照物體被照亮程度的物理量，可以用照度計來測量。

光電池（外加柔光罩）6/9/202335當前第35頁\共有194頁\編于星期一\0點1.紅外線輻射溫度計：紅外輻射溫度計既可用于高溫測量，又可用于冰點以下的溫度測量，所以是輻射溫度計的發(fā)展趨勢。市售的紅外輻射溫度計的溫度范圍可以從-30℃～3000℃，中間分成若干個不同的規(guī)格，可根據需要選擇適合的型號。6/9/202336當前第36頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計外形激光僅用于瞄準6/9/202337當前第37頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計外形紅外線輻射溫度計用于食品溫度測量6/9/202338當前第38頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計的使用6/9/202339當前第39頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計

在非接觸體溫測量中的應用（續(xù)）6/9/202340當前第40頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計

在非接觸體溫測量中的應用耳溫儀6/9/202341當前第41頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計用于人體額溫測量6/9/202342當前第42頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用IC的溫度測量6/9/202343當前第43頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續(xù)）利用紅色激光瞄準被測物（冷藏牛奶和面食）6/9/202344當前第44頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續(xù)）溫度采集系統利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）6/9/202345當前第45頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續(xù)）利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）6/9/202346當前第46頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續(xù)）6/9/202347當前第47頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計的使用距離與目標直徑、面積的關系mmm6/9/202348當前第48頁\共有194頁\編于星期一\0點紅外線輻射溫度計的特性參數6/9/202349當前第49頁\共有194頁\編于星期一\0點比色計在高溫非接觸測量中的應用

比色式溫度傳感器抗煙霧、水蒸氣和灰塵能力較強，不受窗口玻璃影響，能瞄準,測量小目標，可不考慮距離系數，可以不完全被目標充滿，不需調焦就可準確測量。

比色溫度計適于環(huán)境條件惡劣的工業(yè)現場中使用，如:煙霧、水蒸氣、灰塵比較嚴重的鋼鐵、焦化和爐窯等應用現場。紅色黃色6/9/202350當前第50頁\共有194頁\編于星期一\0點2.熱釋電傳感器在人體檢測、報警中的應用

熱釋電元件在紅外線檢測中得到廣泛的應用。它可用于能產生遠紅外輻射的人體檢測，如防盜門、賓館大廳自動門、自動燈的控制等。

熱釋電元件外形6/9/202351當前第51頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電傳感器簡介

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。熱釋電晶體廣泛用于紅外遙感以及熱輻射探測器。除了在樓道自動開關、防盜報警上得到應用外，在更多的領域得到應用。比如：在房間無人時能自動減小空調機的功率；電視機能判斷無人觀看或觀眾已經睡覺后自動關機的電路；開啟監(jiān)視器或自動門鈴上的應用；攝影機或數碼照相機自動記錄動物或人的活動……

您可以根據自己的奇思妙想，結合其他電路開發(fā)出更加優(yōu)秀的新產品。或自動化控制裝置。6/9/202352當前第52頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電傳感器的內部電路兩塊反向串聯的熱釋電晶片場效應管6/9/202353當前第53頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電傳感器工作原理

熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡，每一透鏡單元都只有一個不大的視場角，當人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運動時，順次地進入第一、第二單元透鏡的視場，晶片上的兩個反向串聯的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當然，如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。

6/9/202354當前第54頁\共有194頁\編于星期一\0點菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡熱釋電晶片6/9/202355當前第55頁\共有194頁\編于星期一\0點菲涅爾透鏡外形

傳感器不加菲涅爾透鏡時，其檢測距離小于2m，而加上該透鏡后，其檢測距離可增加3倍以上。6/9/202356當前第56頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電套件6/9/202357當前第57頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭6/9/202358當前第58頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電報警器（續(xù)）菲涅爾透鏡Φ5mm接插件6/9/202359當前第59頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電報警器（續(xù)）吸頂式熱釋電報警器6/9/202360當前第60頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電報警器（續(xù)）無線報警式熱釋電報警器6/9/202361當前第61頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電傳感器應用熱釋電傳感器用于自動亮燈，當然也可以用于防盜。熱釋電傳感器的感應范圍6/9/202362當前第62頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電感應燈熱釋電傳感器6/9/202363當前第63頁\共有194頁\編于星期一\0點自動感應燈

（參考施特朗公司資料）6/9/202364當前第64頁\共有194頁\編于星期一\0點熱釋電傳感器在智能空調中的應用智能空調能檢測出屋內是否有人，微處理器據此自動調節(jié)空調的出風量，以達到節(jié)能的目的。

空調中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍6/9/202365當前第65頁\共有194頁\編于星期一\0點二、被測物吸收光通量的應用實例光電式濁度計和含沙量測量將裝有濁水的試管插入儀器中6/9/202366當前第66頁\共有194頁\編于星期一\0點光電式濁度計工作原理1—恒流源2—半導體激光器3—半反半透4—反射鏡5—被測水樣6、9—光電池7、10—電流/電壓轉換器8—標準水樣

參比通道（抵消外界影響）

6/9/202367當前第67頁\共有194頁\編于星期一\0點

2.煙霧報警器外形

（參考南京千里通公司無線煙霧報警器資料）

無煙霧時，光敏元件接收到LED發(fā)射的恒定紅外光。而在火災發(fā)生時，煙霧進入檢測室，遮擋了部分紅外光，使光敏三極管的輸出信號減弱，經閥值判斷電路后，發(fā)出報警信號。

煙霧報警6/9/202368當前第68頁\共有194頁\編于星期一\0點無線煙霧報警器內部結構

可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器6/9/202369當前第69頁\共有194頁\編于星期一\0點無線火災煙霧傳感器無線火災煙霧傳感器可以固定在墻體或者天花板上。它內部使用一節(jié)9伏層疊電池供電，工作在警戒狀態(tài)時，工作電流僅為15微安，報警發(fā)射時工作電流為20毫安。當探測到初期明火或者煙霧達到一定濃度時，傳感器的報警蜂鳴器立即發(fā)出90分貝的連續(xù)報警，工作指示燈快速連續(xù)閃爍，無線發(fā)射器發(fā)出無線報警信號，通知遠方的接收主機，將報警信息傳遞出去。無線發(fā)射器的報警距離在空曠地可以達到200米，在有阻擋的普通家庭環(huán)境中可以達到20米。6/9/202370當前第70頁\共有194頁\編于星期一\0點三、被測物體反射光通量的應用實例

1.反射式煙霧報警器

在沒有煙霧時，由于紅外對管相互垂直，煙霧室內又涂有黑色吸光材料，所以紅外LED發(fā)出的紅外光無法到達紅外光敏三極管。當煙霧進入煙霧室后，煙霧的固體粒子對紅外光產生漫反射（圖中只畫出幾個微粒的反射示意），使部分紅外光到達光敏三極管，有光電流輸出。6/9/202371當前第71頁\共有194頁\編于星期一\0點2.光電式轉速表

光電式轉速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測物數十毫米外非接觸地測量其轉速。

n=60(f/z)

6/9/202372當前第72頁\共有194頁\編于星期一\0點水泵轉速測量6/9/202373當前第73頁\共有194頁\編于星期一\0點光電式轉速表外形

6/9/202374當前第74頁\共有194頁\編于星期一\0點3.色標傳感器

色飽和圖色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū)相比較來實現色標檢測，而不是直接測量顏色。人眼對各色光的敏感程度6/9/202375當前第75頁\共有194頁\編于星期一\0點色標傳感器的用途

現代化工業(yè)生產中，顏色檢測和顏色識別等的應用越來越多。例如，在包裝生產中機器要確定哪種產品放在什么顏色的包裝中、如何保證產品的正面朝向包裝盒的玻璃紙窗口等等。色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū)相比較來實現色標檢測，而不是直接測量顏色。6/9/202376當前第76頁\共有194頁\編于星期一\0點各種色標傳感器外形色標傳感器能識別紅、綠、藍等顏色6/9/202377當前第77頁\共有194頁\編于星期一\0點色標傳感器外形（續(xù)）6/9/202378當前第78頁\共有194頁\編于星期一\0點色標傳感器在流水線上檢測產品的顏色6/9/202379當前第79頁\共有194頁\編于星期一\0點

用多個色標傳感器測量薄板的顏色6/9/202380當前第80頁\共有194頁\編于星期一\0點產品包裝色彩檢測、分選6/9/202381當前第81頁\共有194頁\編于星期一\0點4.光電自動門自動門光電傳感器放大圖有效檢測區(qū)域6/9/202382當前第82頁\共有194頁\編于星期一\0點四、被測物遮擋光通量的應用實例

1.光電式帶材跑偏檢測器

光電傳感器帶材走偏時，邊緣經常與傳送機械發(fā)生碰撞，易出現卷邊，造成廢品。

當帶材處于正確位置（中間位置）時，放大器輸出電壓Uo為零；當帶材左偏時，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。

6/9/202383當前第83頁\共有194頁\編于星期一\0點光電式帶材跑偏檢測控制器原理1—

被測帶材2—卷取電機3—卷取輥4—液壓缸5—活塞6—滑臺7—光電檢測裝置

8—光源9、10—透鏡11-光敏電阻R112—遮光罩

指針將偏向左邊還是右邊？6/9/202384當前第84頁\共有194頁\編于星期一\0點帶材糾偏系統

光電傳感器帶材液壓伺服系統6/9/202385當前第85頁\共有194頁\編于星期一\0點帶材糾偏系統（續(xù)）

6/9/202386當前第86頁\共有194頁\編于星期一\0點

出去動一動6/9/202387當前第87頁\共有194頁\編于星期一\0點任務二光電傳感器（下）

第四節(jié)光電開關及光電斷續(xù)器

從原理上講，光電開關及光電斷續(xù)器沒有太大的差別，都是由紅外線發(fā)射元件與光敏接收元件組成，只是光電斷續(xù)器是整體結構，其檢測距離只有幾毫米至幾十毫米，而光電開關的檢測距離可達幾米至幾十米。6/9/202388當前第88頁\共有194頁\編于星期一\0點一、光電開關的結構和分類

光電開關可分為遮斷型和反射型兩大類。遮斷型光電開關的發(fā)射器和接收器相對安放，軸線嚴格對準。當有物體在兩者中間通過時，紅外光束被遮斷，接收器接收不到紅外線而產生一個負脈沖信號。遮斷型光電開關的檢測距離一般可達十幾米，對所有能遮斷光線的物體均可檢測。

反射型光電開關的發(fā)射器和接收器單側安裝，當有物體在光電開關面前通過時，紅外光束被反射回來，接收器接收到紅外線，而產生一個正脈沖信號。反射型光電開關的檢測距離一般不超過1m，對暗色物體無法檢測。6/9/202389當前第89頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射型與被測物漫反射型（簡稱散射型）有什么區(qū)別呢？想一想散射型安裝較為方便，只要不是全黑的物體均能產生漫反射。散射型光電開關的檢測距離與被測物的黑度有關，一般小于幾百毫米。6/9/202390當前第90頁\共有194頁\編于星期一\0點

光電開關外形6/9/202391當前第91頁\共有194頁\編于星期一\0點某系列光電開關型號說明

6/9/202392當前第92頁\共有194頁\編于星期一\0點遮斷型光電開關示意圖遮斷報警6/9/202393當前第93頁\共有194頁\編于星期一\0點遮斷式光電開關原理ObjectReceiver遮斷式光電開關由相互分離且相對安裝的光發(fā)射器和光接受器組成。當被檢測物體位于發(fā)射器和接受器之間時，光線被阻斷，接受器接受不到紅外線而產生開關信號。被檢測物體光發(fā)射器光接收器6/9/202394當前第94頁\共有194頁\編于星期一\0點遮斷型光電開關用于人體保護6/9/202395當前第95頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關在流水線上的應用送料器定區(qū)域式光電開關咖啡罐流水線運行方向罐裝高度檢測儲料倉落料口遮斷式光電開關（計數）6/9/202396當前第96頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關在產品檢驗中的應用遮斷型光電開關用于產品質量控制6/9/202397當前第97頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕兩個柱形結構相對而立，每隔數十毫米安裝一對發(fā)光二極管和光敏接收管，形成光幕，當有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號。接收器6/9/202398當前第98頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用當有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號，起保護、預警等作用。光線被遮斷（報警）6/9/202399當前第99頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）產品高度測量6/9/2023100當前第100頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）

三維尺寸檢測寬度測量長度測量高度測量6/9/2023101當前第101頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）木材外形截面積檢測6/9/2023102當前第102頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）孔的檢測6/9/2023103當前第103頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）糾偏光幕可檢測出帶材在卷曲過程中的偏移，經控制器和執(zhí)行機構使帶材向正確的方向運動（糾偏）。6/9/2023104當前第104頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）光幕用于自動收費系統的車輛檢測6/9/2023105當前第105頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）鍛壓機床的安全區(qū)域設置及入侵報警6/9/2023106當前第106頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）安全區(qū)示警6/9/2023107當前第107頁\共有194頁\編于星期一\0點光幕應用（續(xù)）手的安全區(qū)保護6/9/2023108當前第108頁\共有194頁\編于星期一\0點反射型光電開關反射型光電開關分為兩種情況：反射鏡反射型及被測物漫反射型（簡稱散射型）。

反射鏡反射型光電開關采用較為方便的單側安裝方式，但需要調整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉變成偏振光（波動方向嚴格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。6/9/2023109當前第109頁\共有194頁\編于星期一\0點定區(qū)域反射式光電開關原理

定區(qū)域式光電開關有一個非常確定的檢測區(qū)域，不經過該區(qū)域的被測物體不會引起光電開關產生開關信號。檢測距離檢測距離6/9/2023110當前第110頁\共有194頁\編于星期一\0點反射型光電開關及反射鏡外形三角反射鏡集發(fā)射、接收器于一身6/9/2023111當前第111頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射型光電開關工作原理反射鏡使用偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉變成偏振光反射回去，光接收器表面覆蓋一層偏光透鏡，只能接受反射鏡反射回來的偏振光。反射板反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光6/9/2023112當前第112頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射鏡反射型光電開關的應用塑料瓶的反射光不是偏振光，不會引起報警。6/9/2023113當前第113頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射型光電開關的應用（續(xù)）反射鏡反射型檢測有無物體通過6/9/2023114當前第114頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射型光電開關的應用（續(xù)）擺放錯誤檢測6/9/2023115當前第115頁\共有194頁\編于星期一\0點反射鏡反射型光電開關的應用（續(xù)）遮光檢測6/9/2023116當前第116頁\共有194頁\編于星期一\0點調制型光電開關原理光電開關的LED多采用中頻（40kHz左右）窄脈沖電流驅動，從而發(fā)射40kHz調制光脈沖。相應地，接收光電元件的輸出信號經40kHz選頻交流放大器及專用的解調芯片處理，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，又可減小發(fā)射LED的功耗。

6/9/2023117當前第117頁\共有194頁\編于星期一\0點被測物漫反射型光電開關原理漫反射光線反射光線被檢測物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線

漫反射型光電開關集光發(fā)射器和光接受器于一體。當被測物體經過該光電開關時，發(fā)射器發(fā)出的光線經被測物體表面反射由接受器接受，于是產生開關信號。額定距離6/9/2023118當前第118頁\共有194頁\編于星期一\0點漫反射型光電開關的應用請思考如何將光電開關用于衛(wèi)生間的自動沖水設備檢測電解電容極性是否插錯6/9/2023119當前第119頁\共有194頁\編于星期一\0點反射型光電開關外形電源指示信號指示6/9/2023120當前第120頁\共有194頁\編于星期一\0點反射型光電開關外形（續(xù)）靈敏度調節(jié)電位器6/9/2023121當前第121頁\共有194頁\編于星期一\0點智能化自學習型光電開關

常規(guī)反射型光電開關的動作距離是不變的（與型號有關），當檢測流水線上的漫反射物體時，必須調節(jié)安裝距離，十分不方便。自學習型光電開關上設置了一只閾值開關，當流水線上的被檢測物體到達光電開關面前時，按下閾值開關數秒，待“學習”指示燈閃亮停止后，內部的微處理器就記住了兩者之間的距離，就能在一定的允許范圍內，可靠地對之后來到的被檢測物體作出反應。當流水線上的被檢測品種改變時，只需再次“學習”，而不必調節(jié)機械安裝螺絲。6/9/2023122當前第122頁\共有194頁\編于星期一\0點智能化光電開關的自學習過程示意圖閾值開關學習指示燈設定距離安裝距離6/9/2023123當前第123頁\共有194頁\編于星期一\0點表面反射率對于漫反射式光電開關發(fā)出的光線需要被檢測物表面將足夠的光線反射回接收器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率及粗糙程度將決定接收器接收到光線強度，被檢測物體的表面還應盡量垂直于光電開關的發(fā)射光線。6/9/2023124當前第124頁\共有194頁\編于星期一\0點常用材料的反射率（相對于白紙的估計值）6/9/2023125當前第125頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關的最大指向角示意圖6/9/2023126當前第126頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）包裝分類檢測6/9/2023127當前第127頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）IC引腳檢測6/9/2023128當前第128頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）透明度測量、控制質量檢測6/9/2023129當前第129頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）加工控制6/9/2023130當前第130頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）機械手定位6/9/2023131當前第131頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）三角皮帶脫落檢測暖氣片高度差的測量6/9/2023132當前第132頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）高度和步距檢測6/9/2023133當前第133頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）QFP管腳排列的檢測構件厚度的測量6/9/2023134當前第134頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）機械手定位6/9/2023135當前第135頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）集成電路方向檢測換向器間隙深度測量6/9/2023136當前第136頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）商標方向檢測6/9/2023137當前第137頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）芯片厚度測量

根據高度差的測量可不受本底起伏的影響6/9/2023138當前第138頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）產品長度檢測6/9/2023139當前第139頁\共有194頁\編于星期一\0點光電開關應用（續(xù)）產品組裝質量檢測6/9/2023140當前第140頁\共有194頁\編于星期一\0點二、光電斷續(xù)器

光電斷續(xù)器可分為遮斷型和反射型兩種。遮斷型光電斷續(xù)器也稱為槽式光電開關，通常是標準的U字型結構。其發(fā)射器和接收器做在體積很小的同一塑料殼體中，分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，兩者能可靠地對準，為安裝和使用提供了方便。當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生表示檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較可靠，較適合高速檢測。6/9/2023141當前第141頁\共有194頁\編于星期一\0點反射式光電

斷續(xù)器光電斷續(xù)器廣泛應用于自動控制系統、生產流水線、機電一體化設備、辦公設備和家用電器中。光電斷續(xù)器的發(fā)光二極管可以用直流電驅動，亦可用40kHz尖脈沖電流驅動；紅外LED的正向壓降約為1.1~1.3V，驅動電流控制在20mA以內。6/9/2023142當前第142頁\共有194頁\編于星期一\0點光電斷續(xù)器外形6/9/2023143當前第143頁\共有194頁\編于星期一\0點光電斷續(xù)器外形（續(xù)）6/9/2023144當前第144頁\共有194頁\編于星期一\0點光電斷續(xù)器外形（續(xù)）紅色光柱6/9/2023145當前第145頁\共有194頁\編于星期一\0點光電斷續(xù)器示意圖

接收器發(fā)射器槽遮光報警6/9/2023146當前第146頁\共有194頁\編于星期一\0點光電斷續(xù)器的應用透明簿膜透明物上的標記物檢出6/9/2023147當前第147頁\共有194頁\編于星期一\0點

齒盤每轉過一個齒，光電斷續(xù)器就輸出一個脈沖。通過脈沖頻率的測量或脈沖計數，即可獲得齒盤轉速和角位移。光電斷續(xù)器的應用（續(xù)）請寫出轉速與頻率的關系式n=？n6/9/2023148當前第148頁\共有194頁\編于星期一\0點

當工件經過光電斷續(xù)器時，接收器即產生一個計數脈沖。光電斷續(xù)器的應用（續(xù)）6/9/2023149當前第149頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途注料檢測瓶蓋檢測6/9/2023150當前第150頁\共有194頁\編于星期一\0點其他光電傳感器外形6/9/2023151當前第151頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）閥門手柄位置檢測產品計數6/9/2023152當前第152頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）斷裂檢測電梯自動運行條件判斷6/9/2023153當前第153頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）進出檢測磨床行程控制6/9/2023154當前第154頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）水位上下限控制液面檢測6/9/2023155當前第155頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）自動注料物位檢測6/9/2023156當前第156頁\共有194頁\編于星期一\0點光電傳感器的其他用途（續(xù)）物體倒置辨別轉速檢測6/9/2023157當前第157頁\共有194頁\編于星期一\0點第五節(jié)CCD圖像傳感器及應用

電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，簡稱CCD）具有光電轉換、信息存儲和傳輸等功能。CCD具有集成度高、功耗小、分辨力高、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。CCD圖像傳感器被廣泛應用于生活、天文、醫(yī)療、電視、傳真、通信以及工業(yè)檢測和自動控制系統。本節(jié)簡單介紹CCD圖像傳感器的原理及其應用。6/9/2023158當前第158頁\共有194頁\編于星期一\0點MOS電容器組成的光敏元及數據面的顯微照片CCD讀出移位寄存器的數據面顯微照片CCD的光敏元結構及存儲電荷的原理

6/9/2023159當前第159頁\共有194頁\編于星期一\0點

彩色CCD顯微照片（放大7000倍）6/9/2023160當前第160頁\共有194頁\編于星期一\0點

CCD圖像傳感器的分類

1.線陣CCD外形

6/9/2023161當前第161頁\共有194頁\編于星期一\0點2.面陣CCD

面陣CCD能在x、y兩個方向都能實現電子自掃描，可以獲得二維圖像。

6/9/2023162當前第162頁\共有194頁\編于星期一\0點面陣CCD外形（續(xù)）200萬和1600萬像素的面陣CCD

6/9/2023163當前第163頁\共有194頁\編于星期一\0點面陣CCD外形（續(xù)）

6/9/2023164當前第164頁\共有194頁\編于星期一\0點面陣CCD外形（續(xù)）

6/9/2023165當前第165頁\共有194頁\編于星期一\0點CCD圖像傳感器的應用

線陣CCD在掃描儀中的應用

6/9/2023166當前第166頁\共有194頁\編于星期一\0點線陣CCD在圖像掃描中的應用

線陣CCD攝像機可用于彩色印刷中的套色工藝監(jiān)控

風云一號衛(wèi)星可以對地球上空的云層分布進行逐行掃描6/9/2023167當前第167頁\共有194頁\編于星期一\0點線陣CCD用于字符識別6/9/2023168當前第168頁\共有194頁\編于星期一\0點CCD數碼照相機

數碼相機簡稱DC，它采用CCD作為光電轉換器件，將被攝物體的圖像以數字形式記錄在存儲器中。