光电式传感器

,北京工业大学机电学院,胥永刚,胥永刚,胥永刚制,第十章 光电式传感器,本章内容：,本章学习光电效应、光电元件的结构、工作原理、特性以及光电传感器的各种应用，掌握光电开关及光电断续器的使用方法。,测量技术基础,1905,年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得,1921,年诺贝尔物理学奖。,10.1,光电效应,外光电效应：,在光线作用下使物体的电子逸出表面,的现象。如光电管、光电倍增管。,内光电效应：,受光照物体电导率发生变化或产生光,电动势的效应。分为,光电导效应,和,光生伏特效应,。,光电导效应：,在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻。,光生伏特效应：,在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池、光敏晶体管等。,10.1,光电效应,当光敏电阻受到光照时，光生电子,空穴对增加，阻值减小，电流增大。,暗电流（越小越好）,10.2.1,光敏电阻,当无光照时，光敏电阻值,(,暗电阻,),很大，电路中电流很小,当有光照时，光敏电阻值,(,亮电阻,),急剧减少，电流迅速增加,1),光敏电阻的工作原理,当无光照时，光敏电阻值,(,暗电阻,),很大，电路中电流很小,当有光照时，光敏电阻值,(,亮电阻,),急剧减少，电流迅速增加,10.2.1,光敏电阻,(a),暗电阻和暗电流,光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。,(b),亮电阻和亮电流,光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。,(c),光电流,亮电流与暗电流之差，称为光电流。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好。,2),光敏电阻的主要参数,10.2.1,光敏电阻,照相机自动测光,光控灯,工业控制,10.2.1,光敏电阻,1),工作原理,结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，电路中一般是处于反向工作状态 。,无光照时，处于反偏的光敏二极管工作在截止状态，只有微小的反向电流，即暗电流。,受光照时，,PN,结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子空穴对，从而使,P,区和,N,区的少数载流子浓度大大增加。因此反向电流大大增加，即光电流。,光敏二极管,10.2.2,光敏二极管和三极管,1),工作原理,光敏三极管,与一般晶体管很相似，具有两个,PN,结。把光信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。,10.2.2,光敏二极管和三极管,光电传感器在工业上的应用可归纳为,辐射式,(,直射式,),、吸收式、遮光式、反射式,等四种基本形式。,10.3,光电传感器的应用,10.3,光电传感器的应用,10.3,光电传感器的应用,10.3,光电传感器的应用,案例：光电鼠标就是利用,LED,与光敏晶体管组合来测量位移。,10.3,光电传感器的应用,送料器,定区域式光电开关,咖啡罐,流水线运行方向,罐装高度检测,储料仓,落料口,遮断式光电开关,(,计数,),光电开关在流水线上的应用,10.3,光电传感器的应用,光幕应用,(,续,),产品高度测量,10.3,光电传感器的应用,光幕应用,(,续,),三维尺寸检测,宽度 测量,长度测量,高度测量,10.3,光电传感器的应用,锻压机床的,安全区域设置及入侵报警,光幕应用,(,续,),10.3,光电传感器的应用,漫反射型,光电开关的应用,请思考如何将光电开关用于卫生间的自动冲水设备,10.3,光电传感器的应用,齿盘每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。,光电断续器的应用,写出转速与频率的关系式,n,=?,n,10.3,光电传感器的应用,