感光开关原理

电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。 光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。 光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。 如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。 利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。 利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。 利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。 利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。 利用结构的叫光幕传感器等。 这里就简要举几个例子，还有很多的叫法，在此无法一一介绍。 一、光电开关原理与分类 1：按检测形式的分类 （1）对射式 对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a： 图1a ②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。如图1b: 图1b （2）直接反射式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器发射的光直接照射到被检测物上，根据反射光的变化情况来进行检测的。可以说是近似人的眼睛的一种检测器。与对射式相比作用距离比较短，只需要单线配电即可，属于通用检测器。如图2： 图2 （3）镜面反射式 ①这种方式是把发射器与接收器构为一体，光电开关对置反角矩阵射镜，发射器的光被反射镜后反馈回接收器，光电开关与角矩阵反射镜（多棱镜）形成闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式，这种检测形式作用距离比对射式短，比直接反射式较长。只需要单线配电即可，由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易；反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。如图3a： 图3a ② 具有MSR功能的反射器式光电开关，如果被检测物是平面而且有光泽，则会产生误动作，欲解决此问题，可采用MSR功能，它的主要工作原理是基于角矩阵反射器能使偏振光方向改变90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在双镜头前，所以使用角矩阵反射器，光路闭合。如果是平面镜或反光率比较的物体（如：玻璃瓶等）不能改变偏振方向，由它阻挡而产生的反射光不能进入受光器，因此它可以很容易被检测到，从而解决了由它表面反射而它引起的误动作问题。如图3b: 图3b （4）辐射光检测形式 通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。如图4： 图4 （5）限定反射式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。如图5： 图5 （6）夹角式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体，用于精细检测，如标记检测等。如图6： 图6 （7）同轴检测式（单镜头） 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去，接收光线通过聚焦镜头入射到接收器，主要用于标志检测。目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。如图7： 图7 （8）光导纤维式 光导纤维简称光纤，目前光纤式光电开关的光纤基本是两种，一种塑料光纤，价位比较低，普通检测使用；另一种玻璃光纤，价位比较高，一些检测精度比较高的场合。 ①：对射式，把光纤套入发射器，把光纤套入接收器，光纤检测头相对安置。如图8a： 图8a ②：直接反射式，发射器与接收器构为一体，把光纤套入发射器与接收器（光纤放大器），光纤头为两根光纤并行，直接检测物体。如图8b： 图8b ③：同轴反射，发射器与接收器构为一体，把光纤套入发射器与接收器（光纤放大器）。光纤头为两根光纤并为一根的形式，发射光纤在中间，接受光纤围着其圆周排列。可以直接反射与镜面反射，取决于光纤放大器的光学结构。如图8c： 图8c 2：按检测方法的分类 （1）光量法 目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式，既光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无。 （2）三角测距法 光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响，因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。 （3）激光测量法 由激光器对被测目标发射一个光信号， 然后接受目标反射回来的光信号，通过测量光信号往返经过的时间， 计算出目标的距离。 3：按光源种类的分类 光源目前采用的大多是发光二极管（LED），根据不同使用目的的区别使用。 （1）白炽灯式（可见光） 用于需要白光的标志检测器，由于寿命与抗震性能，现在使用比较少。 （2）发光二极管（LED）式（可见光、近红外光） 具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源，可用于各种用途。 （3）荧光式（可见光） 主要用于需要长度的光电系统（图像传感器等） （4）紫外光式（不可见光） 通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体（荧光整理疵点、食品中的异物等）。 （5）气体激光式（可见光） 光束比较强，用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合，如蒸汽、烟雾、火焰等场合。 （6）半导体激光式（红光、近红外光） 具有较强的透射率和容易调制的特性，用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。 4：按光源调制种类的分类 （1）直流光式 使发射器的光线为不变的直流光，包括白炽灯和用直流驱动的发光二极管。这种方式有线路简单、响应速度快的特点，但是抗光干扰比较弱，目前仅在较短的距离检测中使用。 （2）调制式 ①、脉冲调制式 使发射器发的出光线为具有一定频率的脉冲波，一般称为调制光，采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外，还可以对接收器输出采用具有频率选择的交流放大器进行放大，从而减少周围光线和电气噪声的影响，这是目前国内外使用最广的一种方式。 ②机械旋转调制式 对光源用棱镜或转盘孔旋转后，提取脉冲信号，如用于区域检测和热金属辐射的扫描检测等。 ③、扫描式 将多个发射器与接收器组合，通过同步信号逐一扫描，防止相互干扰。如用于光幕传感器。 5：按供电种类的分类 （1）直流式 采用直流电压供电的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流电压的供电。 （2）交流式 采用交流电压供电，电压范围为90-240V交流电，满足110VAC与220VAC场合的供电 （3）直流交流混合式 直流电压与交流电压都可以直接接入同一个供电回路的形式，直流电压范围12-240V，交流电压范围24-240V，此形式适应性比较灵活，不需要考虑配电的问题。 6：按输出种类的分类 （1）三极管NPN输出 （2）三极管PNP输出 （3）三极管NPN与PNP混合输出 （4）固态隔离无触点输出 （5）继电器触点输出 （6）可控硅输出 （7）模拟电压 （8）模拟电流 （9）数据信号 7：按结构种类的分类 （1）内藏放大器式 即把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路装配在一个壳体里，接通直流电源就可以获取ON-OFF开关输出，不需要专用放大器，抗噪音能力强，寿命长，电缆线可延长等优点，是主流的一种光电开关。 （2）放大器分离式 这是种早期采用比较多的方式，发光、感光元件装在探头内，用屏蔽线与专用放大器（光电开关主体）连接。主要是探头可以安装在比较狭小的空间对比较小的物体进行检测，但是有抗噪声能力的问题。随着技术的发展，内藏放大器式的光电开关的体积越来越小；这种形式采用相对较少，尤其是光纤传感器的发展。 （3）光纤式 这种光电开关是放大器分离式与内藏放大器式结合的产品，通过光纤才传输光信号，光电开关主体上套上光纤线，另一头光纤探头可以对被检测物体进行检测，其优点光纤探头比较小，可以检测比较微小的物体，光纤线传输的只是光信号，所以不用考虑放大器分离式那样需要考虑抗噪声能力的问题。 （4）自控式 这种光电开关是具有一定功能性的。把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路、电源、继电器等都装配在一起，接上交流或直流电源就可以工作。同时还具有其他一些功能如动作信号的延时、光电开关的信号灵敏度调节等。

用霍尔传感器测量电机转速的工作原理:在电机的定子上装一个霍尔传感器单极霍尔开关OH3144或OH44E,在转子的同一位置装一个磁钢!电机每转一圈,磁钢经过霍尔表面!霍尔(OH3144)给出一组信号!根据信号多少!来计算电机的转速!

光电开关:同样在转子和定子上装一组光电开关!每转一圈给出一组信号!根据信号多少!来计算电机的转速!

用霍尔(OH3144)的话不受外界环境的影响!因为霍尔是无接触式的!光电的受灰尘及光线的影响

性能：接触式的可靠性高，光电灵敏性高，但是会有误动作

价格：光电一般式行程开关10倍左右

寿命：行程开关因为是机械动作所以有机械寿命，一般10万次左右。光电开关只要使用得当，一般可以一直使用。

适用范围：行程开关用于开关次数频率不高，而且接触行程稳定的场合。光电就是适用于开关次数频率高，而且可以用在不与被测物体接触的场合，虽然可以不接触，但是距离很近，否则会有误动作。

自动平压平模切机一般散板，歪张，闯纸，报警是靠机器安装在各个检测位置的光电开关提供的信号，信号传送到PLC（PLC-可编程控制器）。PLC进行I/O运算对比，对比机器运行的角度来判断纸张是否散板。

简单地说，在纸板从前规处进入模切部的时候，已经有光电开关给PLC提供信号，PLC开始对后面的光电开关进行检测，在纸张被牙排从模切部叼出来时，纸张应该被模切出纸方向的光电开关照到，光电开关给PLC提供 I 信号，机器会正常运转。当纸板模切散板时纸张掉在了模切平台里，光电开关在牙排出来时没有照到纸板，光电开关会给PLC提供 O 信号，PLC把光电开关提供的O信号和PLC内部储存的程序进行对比，发现信号不对，立刻停机，人机界面显示模切散板，对应的故障灯亮。

后面清费，収纸的检测原理都差不多。