《光电传感器》PPT课件.ppt

PPT模板下载 光电传感器 概述 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器 它可用于检测直接引起光量变化的非电量 如光强 光照度 辐射测温 气体成分分析等 也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量 如零件直径 表面粗糙度 应变 位移 振动 速度 加速度 以及物体的形状 工作状态的识别等 光电式传感器具有非接触 响应快 性能可靠等特点 光电检测方法具有精度高 反应快 非接触等优点 而且可测参数多 传感器的结构简单 形式灵活多样 因此 光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件 它是把光信号 红外 可见及紫外镭射光 转变成为电信号的器件 原理 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的 按光电元件 光学测控系统 输出量性质可分二类 即模拟式光电传感器和脉冲 开关 式光电传感器 模拟式光电传感器是将被测量转换 成连续变化的光电流 它与被测量间呈单值关系 模拟式光电传感器按被测量 检测目标物体 方法可分为透射 吸收 式 漫反射式 遮光式 光束阻档 三大类 所谓透射式是指被测物体放在光路中 恒光源发出的光能量穿过被测物 部份被吸收后 透射光投射到光电元件上 所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上 再从被测物体表面反射后投射到光电元件上 所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份 使投射到光电元件上的光通量改变 改变的程度与被测物体在光路位置有关 光敏二极管是最常见的光传感器 光敏二极管的外型与一般二极管一样 当无光照时 它与普通二极管一样 反向电流很小 A 称为光敏二极管的暗电流 当有光照时 载流子被激发 产生电子 空穴 称为光电载流子 光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外 还有对电信号放大的功能 光敏三级管的外型与一般三极管相差不大 一般光敏三极管只引出两个极 发射极和集电极 基极不引出 管壳同样开窗口 以便光线射入 为增大光照 基区面积做得很大 发射区较小 入射光主要被基区吸收 工作时集电结反偏 发射结正偏 在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo 1 Icbo 很小 比一般三极管的穿透电流还小 当有光照时 激发大量的电子 空穴对 使得基极产生的电流Ib增大 此刻流过管子的电流称为光电流 集电极电流Ic 1 Ib 可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度 光电传感器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 光电传感器在一般情况下 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 激光二极管及红外发射二极管 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 光电三极管 光电池组成 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 分类和工作方式 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组成槽形光电 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 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 一个发光器和一个收光器组成对射分离式光电开关 简称对射式光电开关 对射式光电开关的检测距离可达几米乃至几十米 使用对射式光电开关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 反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内 在前方装一块反光板 利用反射原理完成光电控制作用 称为反光板反射式 或反射镜反射式 光电开关 正常情况下 发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到 一旦被检测物挡住光路 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 扩散反射型光电开关扩散反射型光电开关的检测头里也装有一个发光器和一个收光器 但扩散反射型光电开关前方没有反光板 正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的 在检测时 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 结构分析 光电传感器通常由三部分构成 它们分别为 发送器 接收器和检测电路 发射器带一个校准镜头 将光聚焦射向接收器 接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上 在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源 这些小而坚固的白炽灯传感器就是如今光电传感器的雏形 接收器有光电二极管 光电三极管及光电池组成 光敏二极管是现在最常见的传感器 光电传感器光敏二极管的外型与一般二极管一样 只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口 以便于光线射入 为增加受光面积 PN结的面积做得较大 光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下 并与负载电阻相串联 当无光照时 它与普通二极管一样 反向电流很小称为光敏二极管的暗电流 当有光照时 载流子被激发 产生电子 空穴 称为光电载流子 应用 一 烟尘浊度监测仪防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一 为了消除工业烟尘污染 首先要知道烟尘排放量 因此必须对烟尘源进行监测 自动显示和超标报警 烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的 如果烟道浊度增加 光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加 到达光检测器的光减少 因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化 二 条形码扫描笔当扫描笔头在条形码上移动时 若遇到黑色线条 发光二极管的光线将被黑线吸收 光敏三极管接收不到反射光 呈高阻抗 处于截止状态 当遇到白色间隔时 发光二极管所发出的光线 被反射到光敏三极管的基极 光敏三极管产生光电流而导通 整个条形码被扫描过之后 光敏三极管将条形码变形一个个电脉冲信号 该信号经放大 整形后便形成脉冲列 再经计算机处理 完成对条形码信息的识别 三 产品计数器产品在传送带上运行时 不断地遮挡光源到光电传感器的光路 使光电脉冲电路产生一个个电脉冲信号 产品每遮光一次 光电传感器电路便产生一个脉冲信号 因此 输出的脉冲数即代表产品的数目 该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来 四 光电式烟雾报警器没有烟雾时 发光二极管发出的光线直线传播 光电三极管没有接收信号 没有输出 有烟雾时 发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射 使三极管接受到光线 有信号输出 发出报警 六 光电池在光电检测和自动控制方面的应用光电池作为光电探测使用时 其基本原理与光敏二极管相同 但它们的基本结构和制造工艺不完全相同 由于光电池工作时不需要外加电压 光电转换效率高 光谱范围宽 频率特性好 噪声低等 它已广泛地用于光电读出 光电耦合 光栅测距 激光准直 电影还音 紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等 Thanks PPT模板下载