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德國(guó)SICK光電開關(guān)產(chǎn)品原理介紹
SICK光電開關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測(cè)、定長(zhǎng)剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外,利用紅外線的隱蔽性,還可在銀行、倉(cāng)庫(kù)、商店、辦公室以及其它需要的場(chǎng)合作為防盜警戒之用。
常用的紅外線光電開關(guān),是利用物體對(duì)近紅外線光束的反射原理,由同步回路感應(yīng)反射回來(lái)的光的強(qiáng)弱而檢測(cè)物體的存在與否來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的,光電傳感器首先發(fā)出紅外線光束到達(dá)或透過(guò)物體或鏡面對(duì)紅外線光束進(jìn)行反射,光電傳感器接收反射回來(lái)的光束,根據(jù)光束的強(qiáng)弱判斷物體的存在。紅外光電開關(guān)的種類也非常的多,一般來(lái)說(shuō)有鏡反射式光電開關(guān)、漫反射式、槽式、對(duì)射式、光纖式等幾個(gè)主要種類。光電開關(guān)快易優(yōu)自動(dòng)化選型有收錄。
在不同的場(chǎng)合使用不同的光電開關(guān),例如在電磁振動(dòng)供料器上經(jīng)常使用光纖式光電開關(guān),在間歇式包裝機(jī)包裝膜的供送中經(jīng)常使用漫反射式光電開關(guān),在連續(xù)式高速包裝機(jī)中經(jīng)常使用槽式光電開關(guān)。
由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后,然后用數(shù)字積分光電開關(guān)或RC積分方式排除干擾,后經(jīng)延時(shí)(或不延時(shí))觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開關(guān)控制信號(hào)。
利用光學(xué)元件,在傳播媒介中間使光束發(fā)生變化;利用光束來(lái)反射物體;使光束發(fā)射經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離后瞬間返回。光電開關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路三部分組成。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來(lái)源于發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強(qiáng)度在發(fā)射中經(jīng)過(guò)多次選擇,朝著目標(biāo)不間接地運(yùn)行。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測(cè)電路,它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi),彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端,受光器的引腳為輸出端,常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管,受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多,常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。工作原理在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光,光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小,此光照射到封裝在一起的受光器上后,因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流,由受光器輸出端引出,這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。
由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后,由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入受光器作用范圍時(shí),被反射回來(lái)的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。光電開關(guān)并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號(hào),再經(jīng)放大器放大和同步選通整形,然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾,后經(jīng)延時(shí)(或不延時(shí))觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開關(guān)控制信號(hào)。 光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性,因而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài),從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí),自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū),以隨時(shí)監(jiān)視光電開關(guān)的工作。
德國(guó)SICK光電開關(guān)結(jié)構(gòu)原理:
光電傳感器的工作原理是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化,從而實(shí)現(xiàn)控制的。光電開關(guān)是一種小型電子設(shè)備,可以檢測(cè)出其接收到光強(qiáng)的變化。光電傳感器通常由三部分構(gòu)成,它們分別為:發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。
發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源,這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形。
發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來(lái)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、光電三極管及光電池組成。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(cè)電路,它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。光敏二極管是現(xiàn)在常見的傳感器。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣,只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口,以便于光線射入,為增加受光面積,PN結(jié)的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,并與負(fù)載電阻相串聯(lián),當(dāng)無(wú)光照時(shí),它與普通二極管一樣,反向電流很小稱為光敏二極管的暗電流;當(dāng)有光照時(shí),載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱為光電載流子。
在外電場(chǎng)的作用下,光電載流子參于導(dǎo)電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比,于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。
光電開關(guān)光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外,還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開窗口,以便光線射入。為增大光照,基區(qū)面積做得很大,發(fā)射區(qū)較小,入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo,比一般三極管的穿透電流還??;當(dāng)有光照時(shí),激發(fā)大量的電子-空穴對(duì),使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流過(guò)管子的電流稱為光電流,集電極電流Ic=(1+β)Ib,可見光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。
此外,光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置,它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線,經(jīng)過(guò)反射后,仍從這根反射線返回。
反射式光電開關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測(cè)距離越遠(yuǎn),間隔也應(yīng)越大,具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來(lái)確定。當(dāng)然,也可使用不同工作頻率的機(jī)種。
鏡面角度:當(dāng)被測(cè)物體有光澤或遇到光滑金屬面時(shí),一般反射率都很高,有近似鏡面的作用,這時(shí)應(yīng)將投光器與檢測(cè)物體安裝成10~20°的夾角,以使其光軸不垂直于被檢測(cè)物體,從而防止誤動(dòng)作。
背景物:使用反射式擴(kuò)散型投、受光器時(shí),有時(shí)由于檢出物離背景物較近,光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會(huì)使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測(cè)。因此可以改用距離限定型投、受光器,或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無(wú)光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。
自診斷:在安裝或使用時(shí),有時(shí)可能會(huì)由于臺(tái)面或背景影響以及使用振動(dòng)等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問(wèn)題。這些問(wèn)題有可能會(huì)使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū),這時(shí)可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過(guò)STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知,以提醒使用者及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
臺(tái)面影響:投光器與受光器在貼近臺(tái)面安裝時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)臺(tái)面反射的部分光束照到受光器而造成工作不穩(wěn)定。對(duì)此可采用使受光器與投光器離開臺(tái)面一定距離并加裝遮光板的。
嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品,以免損壞塑料鏡。高壓線、動(dòng)力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi),否則會(huì)由于感應(yīng)而造成(有時(shí))光電開關(guān)的誤動(dòng)作或損壞,所以原則上要分別單獨(dú)配線。
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