第十章第十章 光电传感器（下）光电传感器（下）第四节第四节 光电开关及光电断续器光电开关及光电断续器 从原理上讲，光电开关及光电断续器没有从原理上讲，光电开关及光电断续器没有太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接太大的差别，都是由红外线发射元件与光敏接收元件组成，只是光电断续器是整体结构，其收元件组成，只是光电断续器是整体结构，其检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关检测距离只有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米至几十米。的检测距离可达几米至几十米。 9/24/20241一、光电开关的结构和分类一、光电开关的结构和分类 光电开关可分为遮断型和反射型两大光电开关可分为遮断型和反射型两大类。遮断型光电开关的发射器和接收器相类。遮断型光电开关的发射器和接收器相对安放，轴线严格对准。当有物体在两者对安放，轴线严格对准。当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。收不到红外线而产生一个负脉冲信号。 遮断型光电开关的检测距离一般可达十几遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米，对所有能遮断光线的物体均可检测。米，对所有能遮断光线的物体均可检测。 9/24/20242 光电开关外形光电开关外形9/24/20243遮断型光电开关示意图遮断型光电开关示意图遮断报警遮断报警9/24/20244遮断式光电开关原理遮断式光电开关原理ObjectReceiver 遮遮断断式式光光电电开开关关由由相相互互分分离离且且相相对对安安装装的的光光发发射射器器和和光光接接受受器器组组成成。当当被被检检测测物物体体位位于于发发射射器器和和接接受受器器之之间间时时，光光线线被被阻阻断断，接接受受器器接接受受不不到到红红外外线线而而产产生生开开关关信号。信号。被检测物体光发射器光接收器9/24/20245光电开关在光电开关在 流水线上的应用流水线上的应用送料器定区域式光电开关定区域式光电开关咖啡罐咖啡罐流水线运行方向流水线运行方向罐装高度检测罐装高度检测储料仓储料仓落料口落料口遮断式光电开关遮断式光电开关（计数）（计数）9/24/20246光幕光幕 两个柱两个柱形结构相对形结构相对而立，每隔而立，每隔数十毫米安数十毫米安装一对发光装一对发光二极管和光二极管和光敏接收管，敏接收管，形成光幕，形成光幕，当有物体遮当有物体遮挡住光线时，挡住光线时，传感器发出传感器发出报警信号。报警信号。接收器接收器9/24/20247 光幕应用光幕应用 当有物当有物体遮挡住光体遮挡住光线时，传感线时，传感器发出报警器发出报警信号，起保信号，起保护、预警等护、预警等作用。作用。光线被遮断（报警）光线被遮断（报警）9/24/20248 光幕应用（续）光幕应用（续）产品高度测量产品高度测量9/24/20249 光幕应用（续）光幕应用（续）三维尺寸三维尺寸检测检测宽度宽度 测量测量长度长度 测量测量高度高度 测量测量9/24/202410 光幕应用（续）光幕应用（续）木材外形截面积检测木材外形截面积检测9/24/202411光幕应用（续）光幕应用（续）纠偏纠偏 光光幕幕可可检检测测出出带带材材在在卷卷曲曲过过程程中中的的偏偏移移，经经控控制制器器和和执执行行机机构构使使带带材材向向正正确确的的方方向向运运动动（纠偏）。（纠偏）。9/24/202412 光幕应用（续）光幕应用（续）光幕用于光幕用于 自动收费系统的自动收费系统的车辆检测车辆检测9/24/202413 光幕应用（续）光幕应用（续）锻压机床的锻压机床的 安全区域设置安全区域设置 及入侵报警及入侵报警9/24/202414 光幕应用（续）光幕应用（续）安全区示警安全区示警9/24/202415反射型光电开关反射型光电开关 反射型光电开关分为两种情况：反反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。型）。 反射镜反射型光电开关采用较为方便反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干扰能力。光）反射回去，提高抗干扰能力。 9/24/202416定定区域反射式光电开关原理区域反射式光电开关原理 定定区区域域式式光光电电开开关关有有一一个个非非常常确确定定的的检检测测区区域域，不不经经过过该该区区域域的的被被测测物物体体不不会会引引起起光光电电开开关关产产生生开关信号。开关信号。检测距离检测距离9/24/202417反射型光电开关及反射镜外形反射型光电开关及反射镜外形三角反射镜三角反射镜集发射、接收器集发射、接收器于一身于一身9/24/202418反射镜反射镜反射型反射型光电开关光电开关工作原理工作原理 反射镜反射镜反射型反射型光电开光电开关集光发射器和光接受器关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏接受反射镜反射回来的偏振光。振光。反射板反射镜反射镜被测物体偏振光偏振光发射光发射光9/24/202419调制型光电开关原理调制型光电开关原理 光电开关的光电开关的LED多采用中频（多采用中频（40kHz左右）窄脉左右）窄脉冲电流驱动，从而发射冲电流驱动，从而发射40kHz调制光脉冲。相应地，调制光脉冲。相应地，接收光电元件的输出信号经接收光电元件的输出信号经40kHz选频交流放大器及选频交流放大器及专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光专用的解调芯片处理，可以有效地防止太阳光、日光灯的干扰，又可减小发射灯的干扰，又可减小发射LED的功耗。的功耗。 9/24/202420被测物漫反射型光电开关原理被测物漫反射型光电开关原理漫反射光线反射光线被检测物体光发射器和光接受器发射光线 漫漫反反射射型型光光电电开开关关集集光光发发射射器器和和光光接接受受器器于于一一体体。当当被被测测物物体体经经过过该该光光电电开开关关时时，发发射射器器发发出出的的光光线线经经被被测测物物体体表表面面反反射射由由接接受受器器接接受受，于于是是产产生生开关信号开关信号。额定距离额定距离9/24/202421漫反射型漫反射型光电开关的应用光电开关的应用请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备9/24/202422反射型光电开关外形反射型光电开关外形电源电源指示指示信号信号指示指示9/24/202423反射型光电开关外形反射型光电开关外形（续）（续）灵敏度调节电位器灵敏度调节电位器9/24/202424 智能化自学习型光电开关智能化自学习型光电开关 常规反射型光电开关的动作距离是不变的常规反射型光电开关的动作距离是不变的（与型号有关），当检测流水线上的漫反射物（与型号有关），当检测流水线上的漫反射物体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下阈值开关数秒，待阈值开关数秒，待“学习学习”指示灯闪亮停止后，指示灯闪亮停止后，内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品种改变时，只需再次种改变时，只需再次“学习学习”，而不必调节机，而不必调节机械安装螺丝。械安装螺丝。9/24/202425 智能化光电开关的自学习过程示意图智能化光电开关的自学习过程示意图阈值开关阈值开关学习指示灯学习指示灯设定距离设定距离安装距离安装距离9/24/202426表面反射率表面反射率 对于漫反射式光电开关发出的光线需对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回接收要被检测物表面将足够的光线反射回接收器，所以检测距离和被检测物体的表面反器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于光电开关的发射光线。光电开关的发射光线。9/24/202427光电开关应用（续）光电开关应用（续）透明度测量、控制透明度测量、控制质量检测质量检测9/24/202428 光电开关应用（续）光电开关应用（续）加工控制加工控制9/24/202429 光电开关应用（续）光电开关应用（续）机械手定位机械手定位9/24/202430光电开关应用（续）光电开关应用（续）商标方向检测商标方向检测9/24/202431二、二、光电断续器光电断续器 光电断续器可分为遮断型和反射型两种。光电断续器可分为遮断型和反射型两种。遮断型光电断续器也称为遮断型光电断续器也称为槽式光电开关，通常槽式光电开关，通常是标准的是标准的U字型结构。其发射器和接收器字型结构。其发射器和接收器做在做在体积很小的同一塑料壳体中，体积很小的同一塑料壳体中，分别位于分别位于U型槽型槽的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准，的两边，并形成一光轴，两者能可靠地对准，为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过为安装和使用提供了方便。当被检测物体经过U U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检型槽且阻断光轴时，光电开关就产生表示检测到的开关量信号。槽式光电开关比较可靠，测到的开关量信号。槽式光电开关比较可靠，较适合高速检测。较适合高速检测。9/24/202432反射式反射式 光电断续器光电断续器 光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。光电断续器是较便宜、简单、可靠的光电器件。它广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体它广泛应用于自动控制系统、生产流水线、机电一体化设备、办公设备和家用电器中。光电断续器的发光化设备、办公设备和家用电器中。光电断续器的发光二极管可以直接用直流电驱动，亦可用二极管可以直接用直流电驱动，亦可用40kHz40kHz尖脉冲电尖脉冲电流驱动；红外流驱动；红外LEDLED的正向压降约为的正向压降约为1.11.11.3V1.3V，驱动电流驱动电流控制在控制在20mA20mA以内。以内。 9/24/202433光电断续器外形光电断续器外形9/24/202434光电断续器外形（续）光电断续器外形（续）红色红色光柱光柱9/24/202435 齿齿 盘盘 每每转转过过一一个个齿齿，光光电电断断续续器器就就输输出出一一个个脉脉冲冲。通通过过脉脉冲冲频频率率的的测测量量或或脉脉冲冲计计数数，即即可可获获得得齿齿盘盘转转速速和和角位移。角位移。光电断续器的应用光电断续器的应用请写出转速与频率的关系式请写出转速与频率的关系式n= ？n9/24/202436 当当 工工 件件经经过过光光电电断断续续器器时时，接接收收器器即即产产生生一一个个计计数数脉脉冲。冲。光电断续器的应用（续）光电断续器的应用（续）9/24/202437光电传感器的其他用途（续）光电传感器的其他用途（续）断裂检测断裂检测电梯自动运行电梯自动运行条件判断条件判断9/24/202438 作业作业P P：178178：3 3、8 89/24/202439 休休 息息 一一 下下9/24/202440