光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種器件。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。
光電傳感器工作原理
光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。
光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。
發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。
在光電傳感器中，一般采用光電二極管來(lái)檢測(cè)光信號(hào)。光電二極管由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)組成，其中P型區(qū)和N型區(qū)之間的界面稱為PN結(jié)。當(dāng)光電二極管存在光照時(shí)，光子激發(fā)了P型和N型區(qū)域的電子，從而產(chǎn)生光生載流子。然后，由于PN結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)，電子會(huì)向N型區(qū)域移動(dòng)，而空穴會(huì)向P型區(qū)域移動(dòng)。移動(dòng)的電子和空穴在PN結(jié)分界處被收集，并向外界形成光電流。因此，光電傳感器的基本工作原理就是將光照射到光電二極管上，通過(guò)測(cè)量光電二極管產(chǎn)生的光電流來(lái)檢測(cè)光信號(hào)的強(qiáng)度。
光電傳感器的類型
⑴槽型光電傳感器
把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。
⑵對(duì)射型光電傳感器
若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對(duì)射分離式光電開關(guān)，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。
⑶反光板型光電開關(guān)
把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。
⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)
它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
光電傳感器的作用
1、條形碼掃描筆
條形碼掃描筆是一種應(yīng)用，它可以將光線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)掃描條形碼來(lái)獲取信息。掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，如果遇到黑色線條，就會(huì)吸收光線的光，而如果遇到白色間隔，就會(huì)反射到光敏三極管的基極，從而產(chǎn)生相應(yīng)的光電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)條形碼信息的識(shí)別。
2、測(cè)量轉(zhuǎn)速
光電傳感器的應(yīng)用主要是用來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射光和不反射光進(jìn)行交替出現(xiàn)。光電傳感器通過(guò)間斷接收光的反射信號(hào)，并輸出間斷的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大器及整形電路放大和整形，最后由電子數(shù)字顯示器輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3、光電式煙霧報(bào)警器
光電式煙霧報(bào)警器在沒(méi)有煙霧的情況下，發(fā)光二極管會(huì)發(fā)出光線，而光電三極管不會(huì)接受到信號(hào)。當(dāng)有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，從而產(chǎn)生信號(hào)輸出并報(bào)警。
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