光电是一种检测光信号并将其转换为电信号的传感器件,其既可用于检测光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等可直接引起光量变化的非电量,也可用于检测零件直径、表面粗糙度、应变、位移等可间接转换为光量变化的非电量。由于光电传感器具有性能高、响应快、非接触等诸多特点,在工业自动化装置及机器人领域都有着重要的应用,特别是近年来图像传感器的产生,为光电传感器的进一步发展开辟了新篇章。
光电传感器的工作原理
光电传感器主要由发送器、接收器、检测电路三大部分构成。其中,发送器用于对准半导体光源、发光、激光二极管、红外发射二极管等发出的目标光束;接收器又可分为光电二极管、光电、光电池等,在接收器前面还装有透镜、光圈等光学元件,主要用于接收目标光束并将接收到的光信号转换为电信号;检测电路用于检测接收到的电信号并过滤出有效信号,将其传递至下一模块进行该电信号的实际应用。
光电传感器的分类:
1.槽型光电传感器
把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光,在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电开关便动作。输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
2.对射型光电传感器
若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关控制信号。
3.反光板型光电开关
把发光器和收光器装入同一个装置内,在它的前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。
4.扩散反射型光电开关
它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器,但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光,并把光部分反射回来,收光器就收到光信号,输出一个开关信号。
反射式光电传感器广泛应用于点钞机、限位开关、计数器、电机测速、打印机、复印机、液位开关、金融设备、娱乐设备(自动机)、舞台灯光控制、监控云台控制、运动方向判别、计数、电动绕线机计数、电能表转数计量
漫反射式光电传感器注意事项
1、被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光,这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。
2、使用中反射式光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行,这样反射式光电传感器的转换效率最高。
3、反射式光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。
4、反射式光电传感器必须安装在没有强光直接照射处,因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。
5、反射式光电传感器的红外发射管的电流在2~10ma之间时发光强度与电流的线性,所以在电流取值一般不超过这个范围,若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命;若在电池供电的情况下电流取值应小,此时抗干扰性下降,在结构设计时应考虑这点,尽量避免外界光干扰等不利因素。
6、安装焊接时,反射式光电传感器的引脚根部与焊盘的最小距离不得小于5mm,否则焊接时易损坏管芯。或引起管芯性能的变化。焊接时间应小于4秒。
7、反射式光电传感器在具体的工作环境中工作状态的参数选择方法:根据实际的检测距离选取反射式光电传感器的型号。
漫反射式光电传感器功能优势
工作电压 (VDC) 10.00 ~ 30.00
检测距离(光电/超声波) (mm) 20.00 ~ 350.00
响应时间 (ms) < 1.00
输出电路 NPN
输出功能 亮通+暗通
连接方式 接插件
外形 (mm) 14.8*43*31
工作温度 (℃) -25.00 ~ 65.00
防护等级 IP67
外壳材料 塑料
光源类型 红光LED
一般数据
类型背景抑制
光源脉冲红色LED
感应距离Tw 20 ... 350 mm
感应范围Tb(最大扭矩)20 ... 350 mm
感应范围Tb(在Tw min。)5 ... 20 mm
校准/弄脏镜头指示灯闪烁指示灯
指示灯LED黄色
感应距离调节机械,10转
波长660nm
抑制相互影响是的
电气数据
响应时间/释放时间<1 ms
电源电压范围+ Vs 10 ... 30 VDC
最大电流消耗 (无负载)30 mA
电流消耗典型值。 25毫安
电压降Vd<1,8 VDC
输出功能亮/暗操作
输出电路NPN
输出电流<100 mA
短路保护是的
反极性保护是的
机械数据
宽/直径14,8毫米
高度/长度43毫米
深度31毫米
类型矩形
外壳材料塑料(ASA,MABS)
前(光学)PMMA
连接类型连接器M8 4针
环境条件
工作温度-25 ... + 65°C
防护等级IP 67
漫反射式光电传感器特点
安装使用时不需要对齐光路
节省安装使用空间
安装接线简便
检测区域大
反馈反射式光电传感器(也称镜面反射式)
反馈反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内,在其前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。正常情况下,发射器发出的光被反光板反射回来被接收器收到;一旦光路被检测物挡住,接收器检测的光信号有变化,光电传感器就动作,输出一个开关控制信号。
反馈反射式光电传感器特点
安装使用时便于光路对齐
相对于反射式光电传感器,节省安装使用空间
安装接线简便
不受被检测的物体、颜色和材质影响
最后,反馈反射式光电传感器与漫反射式光电传感器的检测距离也有所区别,反馈反射式光电传感器检测距离更远。
漫反射式光电传感器是发射器和接收器置于一体,正常情况下接收器收不到发射器发出的光型号;当检测物体通过时阻碍了光,并把光部分反射回来,接收器收到光信号,输出一个开关控制信号。
智能电磁流量计传感器的安装正确与否,是计量仪表能否正常工作的关键,安装过程中除了严格按安装规范执行外,怎样与前后设备的组合也直接影响仪表的正常运行。
智能电磁流量计传感器安装有以下几个步骤,用户可做于参考:
1、安装场所
①测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所;
②选择振动小的场所;
③选择易使传感器能单独接地的场所;
④避免附近有大电机大变压器等,以免对流量计电磁场有干扰;
⑥尽量避免测量管内变成负压;
⑦尽可能避开有高浓度腐蚀性气体的环境;
⑧安装环境的温度和湿度要在仪表规定的范围之内;
⑨在雨淋或浸水的安装环境中,要注意仪表的防水等级(IP68防尘防潜水级)。
2、安装位置和流动方向
①电磁流量计传感器安装的位置要求前后都有一定长度的直管段,以保证流体平稳,上游一般要求(90°弯头T形管同心异径管全开闸阀后)直管段长度是前5D,不同开度的阀则需10D,下游直管段为2~3D(D为传感器内径);
②传感器安装方向可以水平垂直或倾斜,不受限制。但是测量固液两相流体时有条件的话垂直安装并自下而上流动,不要水平安装,以避免衬里下半部磨损严重,或低流速固相沉淀等问题;
③但要防止蝶阀阀片深入到传感器测量管内,如阀不能全开时,应按阀截流方向和电极轴成45°角度安装,则附加误差可大为减少。
④水平安装时要使电极轴线平行于地平线,以免电极被流体中沉积物覆盖,或液体中偶存气泡擦过或遮住电极表面,使信号不稳定;
⑤传感器上流一侧要远离阀门弯头等影响流体流动的装置,下流一侧不能安装水泵,以防止形成负压;
⑥安装位置尽量考虑便于人员现场维修。
3、传感器的接地
①为避免外界寄生电势的干扰,传感器必须单独接地,接地电阻要低于10欧姆;
②被测介质流过传感器时要处于低电位。在连接传感器的管道内若有绝缘层或是非金属管道时,传感器两侧应装接地环或接地电极。