光电开关的工作原理和故障分析
光电开关工作原理
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极管DU。并在接收电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,然后用数字积分或RC积分方式排除干扰,后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。
光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被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,以随时监视光电开关的工作。
光电开关的特点
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己显著的特点:
●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;
●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能,安装方便;
●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。并可随时接受计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;
●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;
●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;
●体积小(小仅20×31×12mm)、重量轻,安装调试简单,并具有短路保护功能。
1. 工作原理:
检测线上用的光电开关主要是为了判断机动车是否到位(即是否驶上检测台)。光电开关为成对使用,其中一个为发射端,一个为接收端。发射端的光电开关有两根线,只要供上12V~240V直流或24V~240V的交流电即可正常工作,正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮;接收端有五根线;其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样为电源供电;另外三根线中有一根为公共端(检测线上接+5V电源),一根为常开端,一根为常闭端,视光电开关的型号而定。用常开或常闭将公共端+5V的电压提供给计算机。当电源工作正常的情况下,把发射端和接收端对在一条线上后,两端的光电开关指示灯全亮,否则可能接收端的指示灯不会亮,正常检测时两个光电开关上的指示灯应该全亮,当车驶上检测台时或驶入规定位置时,接收端的光电开关指示灯灭,将公用端和常开端导通,把+5V电压通过线缆连接至信号箱I/O调理板的相应通道端子,由检测软件判断此通道的电压高低电平的变化来判断车的到位情况。
光电开关工作原理
光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电开关在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器,接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。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。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。
三角反射板是结构牢固的反射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。
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光电开关由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,然后用数字积分光电开关或RC积分方式排除干扰,最后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。
概述
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,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
光电开关,用专业术语讲便是光电传感器,有些人还会将其称为光电接近开关。
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。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发光二极管(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。
光电开关的分类
根据检测方式的不同,光电开关可分为五类,分别是:漫反射式、镜反射式、对射式、槽式及光纤式。
漫反射式光电开关,是一种集发射器,和接收器与一体的传感器。当有被检测的物体经过时,物体便会将足量光线反射到接收器,于是光电开关就产生了开关信号。
镜反射式光电开关,这也是一种兼具发射器与接收器于一体的传感器,它主要是将发出的光线,经反射镜反射回接收器。当被检测的物体,经过并且完全阻断光线时,光电开光变产生检测开关信号。
槽式光电开关,通常是标准的U字形结构,它的发射器和接收器,分别位于U型槽的两边,当被检测物体,经过U型槽,并且阻断光轴时,光电开关就会产生检测到的开关量信号。
光纤式光电开关,是采用塑料或者玻璃光纤传感器,用来引导光纤,以便实现被检测物体不在相近区域的检测。
结构组成
光电耦合器则以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多,常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
原理
工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就实现了电一光一电的转换。
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极管DU。光电开光并在接收电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,然后用数字积分或RC积分方式排除干扰,最后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。
光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被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,以随时监视光电开关的工作。
光电开关利用某种的原理、效应把被测物理量变换成电量等易测量的量,获取的信息包括各种物理量、化学量和生物量。
从信息技术的角度来看,光电开关是获取和转换信息的工具,信息可以是电、磁、光、声、热、力、位移等。
敏感元件是传感器的核心部件,是用来感知外界信息并将其转换成有用信息的元件。同一敏感元件可因装置的不同而构成不同的应用光电开关。
对射型原理:
直射光在空气中和水中时,总是直线传播。使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了这种原理,物体挡在投光和受光器之间,受光器接收不到投光器的光,就会有信号给出。
反射 (正反射、回归反射、扩散反射)在镜面和玻璃平面上,光会以与入射角相同的角度反射,称为正反射。3个平面互相直角般组合的形状称为三面直角棱镜。
如果面向三面直角棱镜投光,将反复进行正反射,最终的反射光将向投光的反方向行进。这样的反射称为回归反射。
多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而构成的。
此外,在白纸等没有光泽性的表面上,光线将向各个方向反射,这样的反射称为扩散反射。扩散反射型将该原理作为检测方式。
它的特点有
①检测距离长如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段 (磁性、超声波等)无法达到的长距离检测。
②对检测物体的限制少由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃·塑料·木材·液体等几乎所有物体进行检测。
③响应时间短光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。
④分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
⑤可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。
⑥可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。
⑦便于调整在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。