光電傳感器簡介

　　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一步將光信號轉換成電信號。

　　光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為基礎，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一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體，可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量就傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產生相應的電效應。

　　光電傳感器結構

　　光電傳感器主要由發(fā)送器、接收器、檢測電路三大部分構成，有時還包括發(fā)射板和光導纖維等。其中，發(fā)送器即光源（如發(fā)光二極管、激光二極管、紅外發(fā)射二極管等），用以提供光照;接收器又由光電二極管、光電三極管、光電池三部分構成，用以接受發(fā)送器所發(fā)射的光束并將其轉換為電信號;檢測電路用以檢測由接收器輸出的電信號，濾出有效信號，濾除干擾信號。

　　光電傳感器工作原理

　　光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。首先，發(fā)送器對準目標不間斷地發(fā)射光束;其次，接收器接收發(fā)送器發(fā)出光束并將其轉換為電信號;最后，檢測電路對接收器輸出電信號進行檢測，僅保留有效信號。

　　光電傳感器特點

　　①檢測距離長

　　如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法遠距離檢測。

　　②對檢測物體的限制少

　　由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進行檢測。

　　③響應時間短

　　光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。

　　④分辨率高

　　能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。

　　⑤可實現(xiàn)非接觸的檢測

　　可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。

　　⑥可實現(xiàn)顏色判別

　　通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。

　　⑦便于調整

　　在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。

　　光電傳感器應用案例

　　光電檢測方法具有精度高、響應速度快、非接觸等優(yōu)點。該傳感器結構簡單。近年來，隨著光電技術的發(fā)展，光電傳感器已成為一系列產品，其品種和產量也在不斷增加，并被廣泛應用于各種輕工業(yè)自動化中。典型案例如下：

　　1.光電傳感器在高壓大電流測試中的應用

　　近年來，采用光學設備進行高壓大電流測量在電力系統(tǒng)中發(fā)展很快，許多新型的光電式傳感器系統(tǒng)已相繼投入現(xiàn)場運行，為高壓大電流的監(jiān)測帶來許多便利條件。OCT響應速度快，測量精度高。OCT不同于CT傳統(tǒng)電流互感器。的基點在于信號功率小，OCT產品在被測電流從高電位轉換到低電位的過程中都是用光來調制的，其光學儀器部分只有微瓦級的功率，而CT的次級線圈需要瓦級的功率。

　　2.光電傳感器在轉速測量系統(tǒng)中的應用

　　在機械自動化高速發(fā)展的今天，轉速是動力機械性能測試中的一個重要的特性參量，其大小和變化關系著機械運轉是否正常。動力機械的許多特性參數往往通過轉速來確定，例如電機的輸出功率，而且動力機械的振動、管道氣流脈動與各種工作零件的磨損狀態(tài)等也與轉速密切相關。及時監(jiān)測轉速的變化可以及時排除機器運轉中的許多故障，避免造成更大損失。

　　3.光電傳感器在繼電保護中的應用

　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的輸送容量和電壓等級不斷提高，傳統(tǒng)的互感器對電網進行測量和監(jiān)控存在著許多缺點。目前，應用光電傳感器的光纖互感器和光纖通訊網構成的光纖發(fā)變電站綜合自動化系統(tǒng)，已成為電力自動化技術最有前景的發(fā)展方向之一。電力互感器是電力系統(tǒng)中重要的電量測量設備，也是實現(xiàn)電力自動化的關鍵設備。

　　4.光電傳感器在煙塵濁度監(jiān)測的應用

　　防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的，如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

　　5.光電傳感器在軍事領域的應用

　　近年來，我國在常規(guī)武器領域也采用了多種新型傳感器，如壓力、轉速及角度傳感器等，其中采用的光電傳感器數量很多，如高精度的光柵式角度傳感器用于火炮的高低角、方位角檢測，普遍的光電式數字傳感器用于槍械方面的測量，高精度的光電數字傳感器用于目標角速度測量，光電測速儀用于火炮反后座裝置運動特性的檢測，光電轉速傳感器用于車輛的性能檢測等。

　　光電傳感器接線圖

　　1.光電開關傳感器雙線直流接線方法

　　光電開關傳感器電路原理圖

　　接線電壓：10—65V直流 常開觸點（NO）

　　無極性

　　防短路的輸出 漏電電流≤0.8mA 電壓降≤5V

　　注意不允許雙線直流傳感器的串并聯(lián)連接

　　2.光電開關傳感器三線直流接線圖

　　電路原理圖

　　接線電壓：10—30V直流 常開觸點（NO）

　　電壓降≤1.8V

　　防短路的輸出 完備的極性保護

　　三線直流與四線直流傳感器的串聯(lián)

　　當串聯(lián)時，電壓降相加，單個傳感器的準備延遲時間相加。

　　3.四線直流光電開關傳感器接線方法

　　電路原理圖

　　接線電壓：10—65V

　　切換開關

　　防短路的輸出

　　完備的極性保護

　　4.光電開關傳感器雙線交流接線方法

　　電路原理圖 常開觸點（NO）

　　常閉觸點（NC）

　　接線電壓：20—250V交流

　　漏電電流≤1.7mA

　　電壓降≤7V（有效值）

　　雙線交流傳感器的串聯(lián)

　　常開觸點：“與”邏輯

　　常閉觸點：“或非”邏輯

　　當串聯(lián)時，在傳感器上的電壓降相加，它減低了負載上可利用的電壓，因此要注意：不能低于負載上的最小工作電壓（注意到電網電壓的波動）。

　　5.機械開關與交流光電開關傳感器串聯(lián)接線方法

　　斷開的觸點中斷了傳感器的電源電壓，若在傳感器被衰減期間內機械觸點閉和的話，則會產生一個短時間的功能故障，傳感器的準備延遲時間（t≤80ms）避免了立即的通斷動作。

　　補償方法：將一電阻并聯(lián)在機械觸點上（當觸點斷開時也是一樣），此電阻使傳感器的準備時間不再起作用，對于200V交流，此電阻大約為82KΩ/1w。 電阻的計算方法：近似值大約為400Ω/V

　　6.雙線交流光電開關傳感器的并聯(lián)接線方法

　　常開觸點：“與”邏輯 常閉觸點：“或非”邏輯

　　閉和觸點使傳感器的工作電壓短路，當觸點短開以后只有在準備延遲時間（t≤80ms）之后傳感器才處于功能準備狀態(tài)。

　　補償辦法：觸點上串聯(lián)一個電阻可以可靠地保證了傳感器的最小工作電壓，因此避免了在機械觸點斷開之后的準備延遲。

　　計算電阻的公式：