光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件。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
光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(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、接收器和檢測電路。
發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(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。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。
在光電傳感器中，一般采用光電二極管來檢測光信號。光電二極管由一個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，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)，電子會向N型區(qū)域移動，而空穴會向P型區(qū)域移動。移動的電子和空穴在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，通過測量光電二極管產(chǎn)生的光電流來檢測光信號的強(qiáng)度。
光電傳感器的類型
⑴槽型光電傳感器
把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。
⑵對射型光電傳感器
若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。
⑶反光板型光電開關(guān)
把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(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被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。
⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)
它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，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)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。
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，通過掃描條形碼來獲取信息。掃描筆頭在條形碼上移動時，如果遇到黑色線條，就會吸收光線的光，而如果遇到白色間隔，就會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)對條形碼信息的識別。
2、測量轉(zhuǎn)速
光電傳感器的應(yīng)用主要是用來測量電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過在電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，反射光和不反射光進(jìn)行交替出現(xiàn)。光電傳感器通過間斷接收光的反射信號，并輸出間斷的電信號，再經(jīng)過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、光電式煙霧報警器
光電式煙霧報警器在沒有煙霧的情況下，發(fā)光二極管會發(fā)出光線，而光電三極管不會接受到信號。當(dāng)有煙霧時，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)生信號輸出并報警。
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