光電傳感器概要

光電傳感器的定義

「光電傳感器」是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將會(huì)發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅外光。 光電傳感器如下圖所示主要分為3類。（詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見「 分類 」）

對(duì)射型	回歸反射型	擴(kuò)散反射型

光電傳感器特長

①檢測距離長

如果在對(duì)射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法離檢測。達(dá)到的長距

②對(duì)檢測物體的限制少

由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬，它可對(duì)玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。

③響應(yīng)時(shí)間短

光本身為速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。

④分辨率

能通過設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測和精度的位置檢測。

⑤可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測

可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會(huì)對(duì)檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。

⑥可實(shí)現(xiàn)顏色判別

通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。

⑦便于調(diào)整

在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

光電傳感器原理

①光的性質(zhì)

直射

光在空氣中和水中時(shí)，總是直線傳播。

使用對(duì)射型傳感器外置的開叉來檢測微小物體的示例便是運(yùn)用了這種原理。 
   
曲折 是指光射入到曲折率不同的界面上時(shí)，通過該界面后，改變行進(jìn)方向的現(xiàn)象。
   
反射（正反射、回歸反射、擴(kuò)散反射） 在鏡面和玻璃平面上，光會(huì)以與入射角相同的角度反射，稱為正反射。 3個(gè)平面互相直角般組合的形狀稱為三面直角棱鏡。 如果面向三面直角棱鏡投光，將反復(fù)進(jìn)行正反射，終的反射光將向投光的反方向行進(jìn)。
這樣的反射稱為回歸反射。 多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)mm角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而構(gòu)成的。 此外，在白紙等沒有光澤性的表面上，光線將向各個(gè)方向反射，這樣的反射稱為擴(kuò)散反射。 擴(kuò)散反射型將該原理作為檢測方式。
   
偏光 光線可以表現(xiàn)為與其行進(jìn)方向垂直的振動(dòng)波。作為光電傳感器的光源，主要使用LED。從 LED投射的光線，會(huì)在與行進(jìn)方向垂直的各個(gè)方向上振動(dòng)，這種狀態(tài)的光稱為無偏光。將無偏 光的光的振動(dòng)方向限制在一個(gè)方向上的光學(xué)過濾器稱為偏光過濾器。即從LED投光，并通過偏 光過濾器的光線只在一個(gè)方向上振動(dòng)，這種狀態(tài)稱為偏光（正確地說應(yīng)為直線偏光）。在某 一方向（例如縱方向）上振動(dòng)的偏光，無法通過限制在其垂直方向（橫方向）上振動(dòng)的偏光 過濾器。回歸反射型的M.S.R功能（→③M.S.R.功能（Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤 清除）頁）和作為對(duì)射型配件的防止相互干擾過濾器就是應(yīng)用了這種原理。
  
②光源 光的點(diǎn)亮方式 <脈沖變調(diào)光> 多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調(diào)光，基本以一定周期反復(fù)投光。 由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)長距離檢測。在帶防止相互干擾功能的類型中 ，投光的周期會(huì)根據(jù)干擾光和雜亂光而在一定范圍內(nèi)變化。
 
<直流光> 是連續(xù)投射一定光量的光線，在標(biāo)記傳感器等部分機(jī)型中使用。能得到速響應(yīng)性，但有檢 測距離短，容易受雜亂光影響等缺點(diǎn)。  
光源色與種類
 
③光纖型 構(gòu)造 由于檢測部（光纖）中*沒有電氣部分，所以耐干擾等耐環(huán)境性良好。
 
E3X-DA-S（數(shù)字放大器）
   
檢測原理 光纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構(gòu)成。 如果光線入射到核心部分，光線將會(huì)在與外包金屬的交界面上一邊反復(fù)進(jìn)行全反射，一邊行進(jìn)。通過光纖 內(nèi)部從端面發(fā)出的光線以約60°的角度擴(kuò)散，照射到檢測物體上。