施克光電傳感器概述與工作原理

    施克光電傳感器

    施克光電傳感器

    光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數多，傳感器的結構簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因

    施克光電傳感器

    此光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。

    施克光電傳感器是各種光電檢測系統中實(shí)現光電轉換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件。 施克光電傳感器

    光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。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(lái)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(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為施克光電傳感器的進(jìn)一步應用開(kāi)創(chuàng )了新的一頁(yè)。

    2 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)，即模擬式施克光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式施克光電傳感器。模擬式施克光電傳感器是將被測量轉換 施克光電傳感器成連續變化的光電流，它與被測量間呈單值關(guān)系。模擬式施克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)。

施克光電傳感器概述與工作原理

    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，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?。?lt;µA），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 施克光電傳感器載流子。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，集電極電流Ic=（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。

    施克光電傳感器的工作原理

    施克光電傳感器是通過(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。

    施克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。

    三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，具有實(shí)用意義。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，還是從這根反射線(xiàn)返回。

    2.1 分類(lèi)和工作方式

    ⑴槽型施克光電傳感器

    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對射型施克光電傳感器，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

施克光電傳感器概述與工作原理