美國邦納BANNER光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。美國邦納BANNER光電傳感器的原理:由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統)輸出量性質(zhì)可分二類(lèi),即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉換成連續變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類(lèi)。所謂透射式是指被測物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān)。光敏二極管是zui常見(jiàn)的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣,當無(wú)光照時(shí),它與普通二極管一樣,反向電流很小,稱(chēng)為光敏二極管的暗電流;當有光照時(shí),載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱(chēng)為光電載流子。在外電場(chǎng)的作用下,光電載流子參與導電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱(chēng)為光電流。光電流的大小與光照強度成正比,于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開(kāi)窗口,以便光線(xiàn)射入。為增大光照,基區面積做得很大,發(fā)射區較小,入射光主要被基區吸收。工作時(shí)集電結反偏,發(fā)射結正偏。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo(很?。?,比一般三極管的穿透電流還??;當有光照時(shí),激發(fā)大量的電子-空穴對,使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流過(guò)管子的電流稱(chēng)為光電流,發(fā)射極電流Ie=(1+β)Ib,可見(jiàn)光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。美國邦納BANNER光電傳感器的工作原理:光電傳感器是通過(guò)把光強度的變化轉換成電信號的變化來(lái)實(shí)現控制的。光電傳感器在一般情況下,有三部分構成,它們分為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導體光源,發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號和應用該信號。此外,光電開(kāi)關(guān)的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。美國邦納BANNER光電傳感器的分類(lèi)和工作方式:⑴槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光,在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過(guò)時(shí),光被遮擋,光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作,輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號,切斷或接通負載電流,從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。⑵對射型光電傳感器,若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi),就可使檢測距離加大,一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成對射分離式光電開(kāi)關(guān),簡(jiǎn)稱(chēng)對射式光電開(kāi)關(guān)。對射式光電開(kāi)關(guān)的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用對射式光電開(kāi)關(guān)時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過(guò)路徑的兩側,檢測物通過(guò)時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。⑶反光板型光電開(kāi)關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內,在前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用,稱(chēng)為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來(lái)再被收光器收到;一旦被檢測物擋住光路,收光器收不到光時(shí),光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作,輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。⑷擴散反射型光電開(kāi)關(guān)擴散反射型光電開(kāi)關(guān)的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器,但擴散反射型光電開(kāi)關(guān)前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。在檢測時(shí),當檢測物通過(guò)時(shí)擋住了光,并把光部分反射回來(lái),收光器就收到光信號,輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號。沒(méi)有信號輸出的原因美國邦納BANNER光電傳感器首先要考慮的是接線(xiàn)或配置的問(wèn)題。對于對射型光電傳感器必須由投光部和受光部組合使用,兩端都需要供電;而回歸反射型必須由傳感器探頭和回歸反射板組合使用;同時(shí),用戶(hù)必須給傳感器提供穩定電源,如果是直流供電,必須確認正負極,如若正負極連接錯誤則會(huì )導致輸出信號沒(méi)有。上述的原因分析是對光電傳感器本身的考慮,我們還需要考慮的是檢測物體的位置問(wèn)題,如果檢測物體不在檢測區域,這樣的檢測是徒勞的。檢測物體必須在傳感器可以檢測的區域內,也就是光電可以感知的范圍內。其次,要考慮傳感器光軸有沒(méi)有對準問(wèn)題,對射型的投光部和受光部光軸必須對準,對應的回歸反射型的探頭部分和反光板光軸必須對準。同樣還要考慮的是檢測物體是否符合標準檢測物體或者zui小檢測物體的標準,檢測物體不能小于zui小檢測物體的標準,從而避免導致對射型、反射型不能很好檢測透明物體,像反射型對檢測物體的顏色有要求,顏色越深,檢測距離就越近。如果以上情況都可以很明確地做出排除后,我們需要做的事就是檢測環(huán)境的干擾因素。如光照強度不能超出額定范圍;如果現場(chǎng)環(huán)境有粉塵,就需要我們定期清理光電傳感器探頭表面;或者是多個(gè)傳感器緊密安裝,互相產(chǎn)生干擾;還有一種影響比較大的是電氣干擾,如果周?chē)写蠊β试O備,產(chǎn)生干擾時(shí)必須要有相應的抗干擾措施。如果做過(guò)上述的逐一排查,這些因素都可以明確地排除還是沒(méi)有信號輸出的話(huà),建議退回廠(chǎng)家檢測判斷。美國邦納BANNER光電傳感器的結構分析:光電傳感器通常由三部分構成,它們分別為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)射器帶一個(gè)校準鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個(gè)小的白熾燈做為光源,這些小而堅固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形。接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成。光敏二極管是現在zui常見(jiàn)的傳感器。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣,只是它的管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著(zhù)玻璃的窗口,以便于光線(xiàn)射入,為增加受光面積,PN結的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,并與負載電阻相串聯(lián),當無(wú)光照時(shí),它與普通二極管一樣,反向電流很小稱(chēng)為光敏二極管的暗電流;當有光照時(shí),載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱(chēng)為光電載流子。此外,光電傳感器的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。角反射板是結構牢固的發(fā)射裝置,它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準確地從反射板中返回。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線(xiàn),經(jīng)過(guò)反射后,仍從這根反射線(xiàn)返回。 美國邦納BANNER光電傳感器的類(lèi)型:⑴槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光,在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過(guò)時(shí),光被遮擋,光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號,切斷或接通負載電流,從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。⑵對射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi),就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱(chēng)為對射分離式光電開(kāi)關(guān),簡(jiǎn)稱(chēng)對射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過(guò)路徑的兩側,檢測物通過(guò)時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。⑶反光板型光電開(kāi)關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內,在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱(chēng)為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住,收光器收不到光時(shí),光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作,輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。⑷擴散反射型光電開(kāi)關(guān)它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當檢測物通過(guò)時(shí)擋住了光,并把光部分反射回來(lái),收光器就收到信號,輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號。美國邦納BANNER光電傳感器生產(chǎn)的發(fā)展方向:(1)使光電傳感器從理論研究向生產(chǎn)條龍的產(chǎn)業(yè)化模式快速發(fā)展,走自主創(chuàng )新和合作相結合的跨越式發(fā)展道路,使我國成為世界傳感器的生產(chǎn)大國;(2)光電傳感器產(chǎn)品結構全面、協(xié)調、持續發(fā)展。產(chǎn)品品種要向高技術(shù)、高附加值傾斜,尤其要填補“空白”品種;(3)生產(chǎn)格局向專(zhuān)業(yè)化發(fā)展。即生產(chǎn)傳感器門(mén)類(lèi)少而精,且專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)某一應用領(lǐng)域需要的某一類(lèi)傳感器系列產(chǎn)品,以獲得較高的*,各傳感器企業(yè)的專(zhuān)業(yè)化合作生產(chǎn);(4)光電傳感器大生產(chǎn)技術(shù)向自動(dòng)化發(fā)展。光電傳感器的門(mén)類(lèi)、品種繁多,所用的敏感材料各異,決定了傳感器制造技術(shù)的多樣性和復雜性??v觀(guān)當前光電傳感器工藝線(xiàn)的概況,多數工藝已實(shí)現單機自動(dòng)化,但距離生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化尚存在諸多困難,有待今后廣泛采用CAD、CAM及先進(jìn)的自動(dòng)化裝備和工業(yè)機器人予以突破;(5)企業(yè)的重點(diǎn)技術(shù)改造應加強從依賴(lài)引進(jìn)技術(shù)向引進(jìn)技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng )新的方向轉移;(6)企業(yè)經(jīng)營(yíng)要加快從國內市場(chǎng)為主向國內與國外兩個(gè)市場(chǎng)相結合的化方向跨越發(fā)展;(7)企業(yè)結構將向“大、中、小并舉”、“集團化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局發(fā)展。美國邦納BANNER光電傳感器的主要應用領(lǐng)域:車(chē)載娛樂(lè )/導航/DVD系統背光控制,以便在所有的環(huán)境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度;后座娛樂(lè )用顯示器背光控制;儀表組背光控制(速度計/轉速計);自動(dòng)后視鏡亮度控制(通常要求兩個(gè)傳感器,一個(gè)是前向的,一個(gè)是后向的);自動(dòng)前大燈和雨水感應控制(,根據需求進(jìn)行變化);后視相機控制(,根據需求進(jìn)行變化)。在提供更舒適的顯示質(zhì)量方面已經(jīng)成為zui有效的解決方案之一,它具有與人眼相似的特性,這對于汽車(chē)應用而言至關(guān)重要,因為這些應用要求在所有環(huán)境光條件下都能達到*的背光效果。例如,在白天,用戶(hù)需要zui大的亮度來(lái)實(shí)現*的可見(jiàn)度,但是這種亮度在對于夜間條件而言則是過(guò)亮的,因此帶有良好光譜響應 (良好的IR衰減)的光傳感器、適當的動(dòng)態(tài)范圍和整體的良好輸出信號調節可以很容易地自動(dòng)完成這些應用。終端用戶(hù)可以設置幾個(gè)閾值水平(如低、中、亮光),或能夠隨意地動(dòng)態(tài)地改變傳感器的背光亮度。這也適用于汽車(chē)后視鏡亮度控制,當鏡子變暗和/或變亮時(shí)需要智能的亮度管理,可以通過(guò)環(huán)境光傳感器來(lái)完成。對于便攜式應用,如果用戶(hù)不改變系統設置(通常是亮度控制),那么一個(gè)顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區域,用戶(hù)傾向于提高顯示器的亮度,這就會(huì )增加系統的功耗。而當條件變化時(shí),如進(jìn)入建筑物,大多數用戶(hù)都不會(huì )去改變設置,因此系統功耗仍然保持很高。但是,通過(guò)使用一個(gè)光傳感器,系統能夠自動(dòng)檢測條件變化并調節設置,以保證顯示器處于*的亮度,進(jìn)而降低總功耗。在一般的消費類(lèi)應用中,這也能夠延長(cháng)電池壽命。對于、筆計本電腦、PAD和數碼相機,通過(guò)采用環(huán)境光傳感器反饋,可以自動(dòng)進(jìn)行亮度控制,從而延長(cháng)了電池壽命。并不是一個(gè)新的構想。在數十年前就已經(jīng)利用光電二極管和光敏電阻來(lái)實(shí)現這一構想。所謂新構想,是指對環(huán)境光感應的同時(shí)還能消減無(wú)用的紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)光,而且在支持汽車(chē)規格AECQ-1000嚴格要求的同時(shí)還可以實(shí)現小封裝,尤其是能夠保證在-40度至+105度(2級)溫度范圍內的操作,以滿(mǎn)足其余的規格要求。如何保持工作質(zhì)量標準并滿(mǎn)足AECQ-1000的2級工作要求,這是當今在所有光設計解決方案中所面臨的挑戰。采用一個(gè)光傳感器或LED發(fā)射器或接收器時(shí),任何的光學(xué)解決方案都會(huì )面臨著(zhù)暴露在恒定高溫下(>+85度)而出現的封裝變色問(wèn)題(會(huì )變暗或變成淡黃)。同樣值得一提的是,到目前為止,所有環(huán)境光傳感器的應用都限于車(chē)艙內,在發(fā)動(dòng)機艙或戶(hù)外環(huán)境中還沒(méi)有出現光傳感器應用。事實(shí)上,即使出現了這樣的應用,光封裝也不是針對這樣的苛刻條件(+125或+150度的條件)而設計,因此,在當前的光學(xué)封裝技術(shù)下,它們很可能還不能夠承受這樣的條件。半導體相似傳感器和封裝開(kāi)發(fā)的進(jìn)展使得終端用戶(hù)在光傳感器上具有了更廣泛的選擇。小封裝、低功耗、高集成和簡(jiǎn)單易用性是設計者更多地采用光傳感器的原因,其應用范圍涉及消費類(lèi)電子、工業(yè)應用以及汽車(chē)領(lǐng)域。
中級會(huì )員
第14年