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光电开关原理
光电开关原理
光电开关的定义：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
光电开关的定义：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.
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；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：
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:
（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：
（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：
②具有M.S.R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M.S.R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:
（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：
（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：
（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：
（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：
（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：
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：
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：
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（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）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。
二、光电开关特点：1、检测距离长：与电感式接近开关相比，可以获得很长的检测距离，例如：对射型开关检测距离可达数十米，反射已从几厘米到几米，由于是非接触检测，所以不损伤被测物，也不受其影响。2、检测对象广泛：因为是根据检测对象的反射和透光检测，所以不管是金属、即使是玻璃、橡胶、木材、液体、气体等几乎都可以检测。3、响应速度快：检测介质本身是高速的，因为几乎不包含机械动作，因而可以获得非常高的检测速度。4、分辨能力高：因为光是直线传播，且波长短，因而分辨率高，适用于微小物体和高精度位置检测。5、容易取得规则的检测区：采用了透镜等光学系统，可以比较容易的聚光、扩散和折射，对应不同的检测对象和不同的使用环境，可以适当的选取具有某种检测区域的产品。6、不受磁场和振动的影响：检测开关一般较多地安装在具有较强磁场和振动的场所，从本质上说，光电开关受其影响很少，因而能够可靠的动作。7、利用光的特性检测：可以做色标、形状特征的选择检测。8、寿命长：由于是非接触检测，所以寿命长，特别是用发光二极管做为光源，控制输出采用无接点方式，寿命就更长。但，光电开关也有下述一些缺点：9、透镜容易受到粉尘和油污的污染，透镜一旦弄脏，不仅使光束散乱，又挡住了一部分光，因而在恶劣环境下，必须采取切实可行的保护措施。10、周围光线强弱对开关的影响，对于通常的照明光，目前光电开关几乎不受影响，但是如果背景光太强以致超过数万勒克斯，就会引起开关误动作而造成损失。11、成本比其它检测开关要高一些。
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红外线光电开关
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红外线光电开关可用于各种应用场合，在使用红外线光电开关时，应注意环境条件，以使红外线光电开关能够正常可靠的工作。红外线光电开关在环境照度较高时，一般都能稳定工作。但应回避将传感器光轴正对太阳光、白炽灯等强光源。常用的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。
红外线光电开关分类
按结构分类
红外线光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。
放大器分离型是将和传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的作用较多。因此，该类型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时作用，可设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。
放大器内藏型是将放大器和传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和1ms两种），能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。
电源内藏型是将放大器、和电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有SSR或继电器常开、常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。
红外线光电开关原理
光是一种电磁射线，其特性如同无线电波和X射线，传递速度约为300000千米/秒，因此它可以在发射的一瞬间被其接收。红外线光电开关是利用人眼不可见（波长为780nm-1mm）的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。
红外线光电开关的重要作用是能够处理光的强度变化：利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。红外线光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。
红外线光电开关特点
1、独特的自诊断稳定工作区指示作用，能够及时告知工作状态是否可靠。
2、对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰作用，安装方便。
3、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。
4、采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺，可靠性很高。
5、体积小、重量轻，安装调试简单，并具有短路保护作用。
红外线光电开关专用名词说明
对射式和镜面反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准检测物的最大距离。
回差距离指动作距离和复位距离之差。它用检出距离的比率来表示，一般在检出距离的20[%]以下。
把从受光器初始有效受光到输出动作所需的时间称作响应时间。
把从受光器初始有效遮光到输出复位所需的时间称为复位应用时间。
暗动（DARK ON）：即遮光动作。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。
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。
外同步输入作用
在一般情况下，凡具有外部诊断输入作用的光电开关，一般均具有外同步作用。
也就是说，用接点或晶体管导通等方法使图2中的蓝线和黑线短接（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，利用此性质也可随时接受控制系统发出的运行或中断指令。如果将前一个输出和后一个外同步输入进行串接，则可实现和门等作用。
红外线光电开关相关注意事项
红外线光电开关可用于各种应用场合，在使用红外线光电开关时，应注意环境条件，以使红外线光电开关能够正常可靠的工作。
避免强光源
红外线光电开关在环境照度较高时，一般都能稳定工作。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）光轴和强光源的角度时，可在传感器上方四周加装遮光板或套上遮光长筒。
防止相互干扰
红外线光电开关通常都具有自动防止相互干扰的作用，因而不必担心相互干扰。然而，HGK系列对射式红外红外线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组时还拉开组距。当然，使用不同频率的机种也是一种好办法。
反射式红外线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，也可使用不同工作频率的机种。
镜面角度影响
当被测物体有光泽或遇到光滑金属面时，一般反射率都很高，有近似镜面的作用，这时应将投光器和检测物体安装成10～20°的夹角，以使其光轴不垂直于被检测物体，从而防止误动作。
排除背景物影响
使用反射式扩散型投、受光器时，有时由于检出物离背景物较近，红外线光电开关或者背景是光滑等反射率较高的物体而可能会使红外线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，或者采用远离背景物、拆除背景物、将背景物涂成无光黑色、或设法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。
自诊断作用使用
在安装或使用时，有时可能会由于台面或背景影响以及使用振动等原因而造成光轴的微小偏移、透镜沾污、积尘、外部噪声、环境温度超出范围等问题。这些问题有可能会使红外线光电开关偏离稳定工作区，这时可以利用红外线光电开关的自诊断作用而使其通过STABLITY绿色稳定指示灯发出通知，以提醒使用者及时对其进行调整。
消除台面影响
投光器和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。对此可设法使受光器和投光器离开台面一定距离并加装遮光板。
严禁用稀释剂等化学物品，以免损坏塑料镜。、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）红外线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，一般有可能造成红外线光电开关的误动作，应尽量避开：
1、灰尘较多的场所；
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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光电开关选型
签到天数: 8 天[LV.3]偶尔看看II
　　当检测开关不便于靠近检测物体时或靠近被检测物体易被损坏时、空间受限时、被测物体较小时（利用光纤进行检测），可使用光电开关，它不分金属和非金属。要注意的是，根据光电开关的接收管接收光源的有无来决定开关是否动作，它分为亮通型和暗通型，根据输出电路的形式，它还分有PNP型和NPN型；
　　当检测开关便于接近被测物体且不易被损坏时，检测金属物体使用电感式，检测非金属物体使用式，根据输出电路的形式，它也分有PNP型和NPN型；
　　有的检测开关还有调整灵敏度的旋钮。
说到光电开关，人们会对此产生疑问吧，现在我来解答一下。人们所称的光电开关就是光电的意思，也就是光电接近开关的简称，是利用被检测的物体对光束的遮挡或反射来实现的，因此来检测物体有无的。光电开关其实就是是传感器的一种，它的功能是探测。但是由于光电开关输出回路是电隔离的，所以它可以在许多场合里应用。光电开关的功能具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域也很稳定。
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光电开关型号第一类
光电开关如果按结构分的话就可分为：放大器分离型、放大器内藏型和内藏型三类。1、放大器分离型，它是将放大器与传感器分离，并且采用了和混合安装工艺制成的，由于传感器具有超小型和多种品的特点，但是其中，放大器的功能较多。2、放大器内藏型，它是将放大器与传感一体化的，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。但是他的响应速度局面，能检测狭小个告诉运动的物体。3、电源内藏型，它是将放大器、传感器与电源装置一体化，也是同样采用了专用集成电路和表面安装工艺而制成的。但是和前两种不太一样那个，它一般是使用交流电源，适用于在生产现场的开关，其他场所就不行了，取代接触式行程开关，可以直接用于强电控制电路。光电开关型号第二类 同样，如果光电开关如果按照检测方式来分类的话，可分为漫射式、对射式、镜面反射式、槽式光电开关和.光纤式光电开关。
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22:10 上传
首先对射型的是由发射器和接收器组成的，理论上来说在结构上两者是可以相互分离的，但是光束在被中断的情况下，会产生一个开关的信号的改变，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关，可以相互分开达到50米之远。可以辨别不透明的反光物体，有效距离会较大。然后反射型是当开关发射光束时，它的原理是目标产生漫反射。粗糙界面的反射是漫反射，发射器和接收器构成了单个的标准部件，当有足够的组合光返接收器时，开关状态就会发生变化，作用距离一般是在3米左右。据我们所知，它的有效作用距离是有目标的反射能力决定的。还有镜面反射是由发射器和接收器构成的，是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，就是返回接收器，当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。最后是槽式光电开关通常是标准的U字型结构，槽式光电开关相较于其它两种，比较安全可靠，适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。我们楼道里用的那种光感应的灯，就是光纤式的光电开关，它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，为了实现被检测物体不在相近区域的检测。而通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。对号入座哦 根据我们的需要，在面对如此多的型号的时候，要选择合适的型号，对号入座，那样会发挥好光电开关的作用，是它物尽其用，来使我们的生活便捷。
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