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光电开关应用综述

来源:百?#20219;目?/span> 日期:2014年8月27日 10:00

光电开关应用综述

摘要光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,?#37038;?#22120;再根据?#37038;?#21040;的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系?#25345;?#24120;见的光电开关烟雾报警器,工业中经常用它来记数机?#24403;?#30340;运动次数。

关键词:光电技术、传感器、光电开关。

I、概述:

光电开关是传感器大家族中的成员,它把发射端和?#37038;?#31471;之间光的强弱变化转化为电流的变化?#28304;?#21040;探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝),所以它可以在许多场合得到应用。

采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件,具有?#37038;薄?#23637;宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊?#31995;?#26234;能化功能。这?#20013;?#39062;的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关,它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等,可非接触,无损?#35828;?#36805;速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾?#20219;?#36136;的状态和动作。

  接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损?#24403;?#26816;测物及寿命短等缺点,而晶体管接近开关的作用距离短,不能直接检测非金属材料。但是,新型光电开关则克服了它们的上述缺点,而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。

目前,这?#20013;?#22411;的光电开关已被用作物位检测、?#20309;?#25511;制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪?#23567;?#23380;?#35789;?#21035;、信号?#37038;薄?#33258;动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外,利用红外线的隐蔽性,还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。

II、工作原理:

所示是反射式光电开关的工作原理框图。图中,由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时,被反射回来的光脉冲进入光敏三级管DU。并在?#37038;?#30005;路中将光脉冲解调为电脉冲信号,再经放大器放大和同步选通整形,然后用数?#21482;?#20998;或RC积分方式排除干扰,最后经?#37038;保?#25110;不?#37038;保?#35302;发驱动器输出光电开关控制信号。

光电开关?#35805;?#37117;具有良好的回差特性,因而?#35789;?#34987;检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,?#36816;?#26102;监视光电开关的工作

 

III、特点:

    MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物,是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自?#21512;?#33879;的特点:

1、具有自诊断稳定工作区指示功能,可及时告知工作状态是否可靠;

  2、对射式、反射式、?#24471;?#21453;射式光电开关都有防止相互干扰功能,安装方便;

  3、对ES外同步(外诊断)控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时?#37038;?#35745;算机或可编程控制器的中断或检测指令,外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化;

  4、响应速度快,高速光电开关的响应速度可达到0.1ms,每分钟可进行30万次检测操作,能检出高速移动的微小物体;

  5、采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺,具有很高的可靠性;

6、体积小、重量轻,安装调试简单,并具有短路保护功能。

IV、主要类型:

   1对射型光电开关:

  由发射器和?#37038;?#22120;组成,结?#32929;?#26159;两者相互分离的,在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化,典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。

  特征:辨别不透明的反光物体;有效距离大,因为光束跨越感应距离的时间仅一次;不?#36164;?#24178;扰,可以可靠合适的使用在野外或者有?#39029;?#30340;环?#25345;校?#35013;置的消耗高,两个单元都必须敷设电缆。

2漫反射型光电开关:

  是当开关发射光束时,目标产生漫反射,发射器和?#37038;?#22120;构成单个的标准部件,当有足够的组合光返回?#37038;?#22120;时,开关状态发生变化,作用距离的典型值一直到3米。特征:有效作用距离是由目标的反射能力决定,由目标表面性质和和颜色决定;较小的装配开支,当开关由单个元件组成时,通常是可?#28304;?#21040;粗定位;采用?#23576;?#25233;制功能调节测量距离;对目标上的?#39029;?#25935;感和对目标变化了的反射性能敏感。

3?#24471;?#21453;射型光电开关:

  由发射器和?#37038;?#22120;构成的情况是一种标准配置,从发射器发出的光束在?#24742;?#30340;反射?#24403;?#21453;射,即返回?#37038;?#22120;,当光束被中断?#34987;?#20135;生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间,有效作用距离从0.1?#23383;?span lang="EN-US">20米。特征:辨别不透明的物体;借助反射镜部件,形成高的有效距离范围;不?#36164;?#24178;扰,可以可靠合适的使用在野外或者有?#39029;?#30340;环?#25345;?/span>

4槽式光电开关:

槽式光电开关通常是标准的U?#20013;?#32467;构,其发射器和?#37038;?#22120;分别位于U型槽的两边,并形成一光轴,当被检测物体经过U型槽?#26131;?#26029;光轴时,光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化,分辨透明与半透明物体

5光纤式光电开关:

光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线,以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。

V、光电开关技术指标:

塑料或金属外壳,有?#20179;?#24418;、方形、叉型、玻璃或塑料光?#35828;?#30452;射系统检测距离长,最大100m,检测不透明物体准确、可靠,抗恶劣条件好(?#39029;尽?#25955;射光导)反射系统检测距离中等,最大15m,?#23376;?#23433;装,检测不透明物体或非反射性透明物体;极性反射系统可以检测反射物体漫射系统检测距离

短,最大2m,取决于物体的反射系数,安装及设置简单,可检测透明、反射或半透明的物体,需要洁净的环境带?#23576;?#25233;制功能的漫射系统?#21592;尘?#29289;体不敏感,检测距离与物体的颜色无关继电器或固态输出两?#22336;?#24335;,还有模拟量(420mA)输出的专用系列产品可选择的功能:时间延迟、分离放大器、灵敏度调节等三种接线方式:螺丝端子、插接件、电缆引线,最高防护等级为IP67Design18市场上最广泛使用的标准,第一代Ø18且具备?#23576;?#25233;制功能。

VI、专用名词说明:

1、检出距离:

  对射式和?#24471;?#21453;射式光电开关的检出距离是指光轴上无有效遮挡物野战,可稳定检出的最大距离。

  反射式光电开关的检出距离则是可稳定检出标?#25216;?#27979;物的最大距离

2 回差距离:

  回差距离指动作距离与?#27425;?#36317;离之差。它用检出距离的比率来表示,?#35805;?#22312;检出距离的20﹪以下

3 响应时间:

  把?#37038;?#20809;器初始有效受光到输出动作所需的时间称作响应时间。

  把?#37038;?#20809;器初始有效遮光到输出?#27425;?#25152;需的时间称为?#27425;?#24212;用时间

4 暗动:

  暗动(DARK ON)?#26477;?#36974;光动作。它表示在进入受光器的光速减少到一定程序时或被全遮时,输出晶体管将导通输出。

5 亮动:

  亮动(LIGHT ON),也称受光动作。它是指进入受光器的光束增加到一定量时,输出晶体管导通且有输出

6 外同步输入功能:

  在?#35805;?#24773;况下,凡具有外部诊断输入功能的光电开关,?#35805;?#22343;具有外同步功能。

也就是说,用接点或晶体管导通等方法使图2中的蓝线与黑线短接  ON )可随时停止投光。可以据此在工作前预检传感器检测是否正常。在工作中,利用此性质?#37096;伤?#26102;?#37038;?#25511;制系统发出的运行或中断指令。如果将前一个输出与后一个外同步输入进?#20889;?#25509;,则可实现与门等功能

VII、使用及注意事项 :

光电开关可用于各种应用场合,图3所示为光电开关在多种场合的应用例图。另外,在使用光电开关时,还应注意环?#31243;?#20214;,以使光电开关能够正常可靠的工作。

1避免强光源:

  光电开关在环境照度较高时,?#35805;?#37117;能稳定工作。但应回避将传感器光轴正对太阳光、白炽灯等强光源。

  在不能改变传感器(受光器)光轴与强光源的角度时,可在传感器上方四周加装遮光板或套上遮光长筒。

2防止相互干扰:

  MGK 系列新型光电开关通常都具有自动防止相互干扰的功能,因而不必担心相互干扰。然而,HGK系列对射式红外光电开关在几组并列靠近安装时,则应防止邻组和相互干扰。防止这种干扰最有效的办法是投光器和受光器交叉设置,超过2组?#34987;?#25289;开组距。当然,使用不同频率的机种也是一种好办法。

  HGK系列反射式光电开关防止相互干扰的有效办法是拉开间隔。而且检测距离越远,间隔也应越大,具体间隔应根据调试情况来确定。当然,?#37096;?#20351;用不同工作频率的机种。

3?#24471;?#35282;度影响:

  当被测物体有光泽或遇到光滑金属面时,?#35805;?#21453;射率都很高,有近似?#24471;?#30340;作用,这时应将投光器与检测物体安装成1020°的夹角,以使其光轴不垂直于被检测物体,从而防止误动作。

4排除?#23576;?#29289;影响:

  使用反射式扩散型投、受光器时,有时由于检出物离?#23576;?#29289;较近,光电开关或者?#23576;?#26159;光滑等反射?#24335;?#39640;的物体而可能会使光电开关不能稳定检测。

  因此可以改用距离限定型投、受光器,或者采用远离?#23576;?#29289;、拆除?#23576;?#29289;、将?#23576;?#29289;涂成无光黑色、或设法使?#23576;?#29289;粗糙、?#37326;?#31561;方法加以排除。

5自诊断功能使用:

  在安装或使用时,有时可能会由于台面或?#23576;?#24433;响以及使用振动等原因而造成光轴的微小偏移、透镜?#27425;邸?#31215;尘、外部噪声、环境温度超出范围?#20219;?#39064;。这些问题有可能会使光电开关偏离稳定工作区,这时可以利用光电开关的自诊断功能而使其通过STABLITY绿色稳定指示?#21697;?#20986;通知,以提醒使用者及时对其进行调整

6消除台面影响:

  投光器与受光器在贴近台面安装时,可能会出现台面反射的部分光束照到受光器而造成工作不稳定。使受光器与投光器离开台面一定距离并加装遮光板。

  严禁用稀?#22270;戀然?#23398;物品,?#24742;?#25439;坏塑料镜。

高压线、动力线和光电传感器的配线不应放在同一配线管或用线槽内,否则会由于感应而造成(有时)光电开关的误动作或损坏,所以原则上要分别单独配线。

  下列场所,?#35805;?#26377;可能造成光电开关的误动作,应尽量避开:

  1、?#39029;?#36739;多的场所;

  2、腐蚀性气体较多的场所;

  3、水、油、化学品有可能直接飞溅的场所;

  4、户外或太阳光等有强光直射而无遮光措施的场所;

  5、环境温度变化超出产品规定范围的场所;

6、振动、冲击大,而未采取避震措施的场所

 

 

 

 

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