光電開關

光電開關是傳感器的一種，它把發射端和接收端之間光的強弱變化轉化為電流的變化以達到探測的目的。由於光電開關輸出迴路和輸入迴路是電隔離的（即電絕緣），所以它可以在許多場合得到應用。採用集成電路技術和SMT表面安裝工藝而製造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區域穩定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種採用脈衝調製的主動式光電探測系統型電子開關，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質的狀態和動作。具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強的優點。

光電開關已被用作物位檢測、液位控制、產品計數、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出、衝牀和剪切機以及安全防護等諸多領域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。

常用的紅外線光電開關，是利用物體對近紅外線光束的反射原理，由同步迴路感應反射回來的光的強弱而檢測物體的存在與否來實現功能的，光電傳感器首先發出紅外線光束到達或透過物體或鏡面對紅外線光束進行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，根據光束的強弱判斷物體的存在。紅外光電開關的種類也非常的多，一般來説有鏡反射式光電開關、漫反射式、槽式、對射式、光纖式等幾個主要種類。光電開關快易優自動化選型有收錄。

在不同的場合使用不同的光電開關，例如在電磁振動供料器上經常使用光纖式光電開關，在間歇式包裝機包裝膜的供送中經常使用漫反射式光電開關，在連續式高速包裝機中經常使用槽式光電開關。

圖1所示是反射式光電開關的工作原理框圖。圖1中，由振盪迴路產生的調製脈衝經反射電路後，然後用數字積分光電開關或RC積分方式排除干擾，最後經延時（或不延時）觸發驅動器輸出光電開關控制信號。

利用光學元件，在傳播媒介中間使光束髮生變化；利用光束來反射物體；使光束髮射經過長距離後瞬間返回。光電開關是由發射器、接收器和檢測電路三部分組成。發射器對準目標發射光束，發射的光束一般來源於發光二極管（LED）和激光二極管。光束不間斷地發射，或者改變脈衝寬度。受脈衝調製的光束輻射強度在發射中經過多次選擇，朝着目標不間接地運行。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其後面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。

光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它由發光源和受光器兩部分組成。把發光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內，彼此間用透明絕緣體隔離。發光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發光源為發光二極管，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使發光源發光，光的強度取決於激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上後，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電一光一電的轉換。

由振盪迴路產生的調製脈衝經反射電路後，由發光管GL輻射出光脈衝。當被測物體進入受光器作用範圍時，被反射回來的光脈衝進入光敏三極管DU。光電開關並在接收電路中將光脈衝解調為電脈衝信號，再經放大器放大和同步選通整形，然後用數字積分或RC積分方式排除干擾，最後經延時（或不延時）觸發驅動器輸出光電開關控制信號。 光電開關一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小範圍內晃動也不會影響驅動器的輸出狀態，從而可使其保持在穩定工作區。同時，自診斷系統還可以顯示受光狀態和穩定工作區，以隨時監視光電開關的工作。

光電開關按結構可分為放大器分離型、放大器內藏型和電源內藏型三類。

放大器分離型是將放大器與傳感器分離，並採用專用集成電路和混合安裝工藝製成，由於傳感器具有超小型和多品種的特點，而放大器的功能較多。因此，該類型採用端子台連接方式，並可交、直流電源通用。具有接通和斷開延時功能，可設置亮、音動切換開關，能控制6種輸出狀態，兼有接點和電平兩種輸出方式。

放大器內藏型是將放大器與傳感一體化，採用專用集成電路和表面安裝工藝製成，使用直流電源工作。其響應速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測狹小和高速運動的物體。改變電源極性可轉換亮、暗動，並可設置自診斷穩定工作區指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統安裝中十分方便。

電源內藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，採用專用集成電路和表面安裝工藝製成。它一般使用交流電源，適用於在生產現場取代接觸式行程開關，可直接用於強電控制電路。也可自行設置自診斷穩定工作區指示燈，輸出備有SSR固態繼電器或繼電器常開、常閉接點，可防止相互干擾，並可緊密安裝在系統中。

按檢測方式可分為漫射式、對射式、鏡面反射式、槽式光電開關和.光纖式光電開關

對射型由發射器和接收器組成，結構上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會產生一個開關信號變化，典型的方式是位於同一軸線上的光電開關可以相互分開達50米。

特徵：辨別不透明的反光物體；有效距離大，因為光束跨越感應距離的時間僅一次；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環境中；裝置的消耗高，兩個單元都必須敷設電纜。

漫反射型是當開關發射光束時，目標產生漫反射，發射器和接收器構成單個的標準部件，當有足夠的組合光返回接收器時，開關狀態發生變化，作用距離的典型值一般到3米。特徵：有效作用距離是由目標的反射能力決定，由目標表面性質和和顏色決定；較小的裝配開支，當開關由單個元件組成時，通常是可以達到粗定位；採用背景抑制功能調節測量距離；對目標上的灰塵敏感和對目標變化了的反射性能敏感。

鏡面反射由發射器和接收器構成的情況是一種標準配置，從發射器發出的光束在對面的反射鏡被反射，即返回接收器，當光束被中斷時會產生一個開關信號的變化。光的通過時間是兩倍的信號持續時間，有效作用距離從0.1米至20米。特徵：辨別不透明的物體；藉助反射鏡部件，形成高的有效距離範圍；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環境中。

槽式光電開關通常是標準的U字型結構，其發射器和接收器分別位於U型槽的兩邊，並形成

一光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。

光纖式光電開關採用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，以實現被檢測物體不在相近區域的檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。

光電開關可用於各種應用場合。另外，在使用光電開關時，還應注意環境條件，以使光電開關能夠正常可靠的工作。

強光源：光電開關在環境照度較高時，一般都能穩定工作。但應迴避將傳感器光軸正對太陽光、白熾燈等強光源。在不能改變傳感器（受光器）光軸與強光源的角度時，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。

相互干擾：MGK 系列新型光電開關通常都具有自動防止相互干擾的功能，因而不必擔心相互干擾。然而，HGK系列對射式紅外光電開關在幾組並列靠近安裝時，則應防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設置，超過2組時還拉開組距。也可以使用不同頻率的機種。

HGK系列反射式光電開關防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測距離越遠，間隔也應越大，具體間隔應根據調試情況來確定。當然，也可使用不同工作頻率的機種。

鏡面角度：當被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應將投光器與檢測物體安裝成10～20°的夾角，以使其光軸不垂直於被檢測物體，從而防止誤動作。

背景物：使用反射式擴散型投、受光器時，有時由於檢出物離背景物較近，光電開關或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關不能穩定檢測。因此可以改用距離限定型投、受光器，或者採用遠離背景物、拆除背景物、將背景物塗成無光黑色、或設法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。

自診斷：在安裝或使用時，有時可能會由於枱面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環境温度超出範圍等問題。這些問題有可能會使光電開關偏離穩定工作區，這時可以利用光電開關的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩定指示燈發出通知，以提醒使用者及時對其進行調整。

枱面影響：投光器與受光器在貼近枱面安裝時，可能會出現枱面反射的部分光束照到受光器而造成工作不穩定。對此可採用使受光器與投光器離開台面一定距離並加裝遮光板的。

嚴禁用稀釋劑等化學物品，以免損壞塑料鏡。高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應放在同一配線管或用線槽內，否則會由於感應而造成（有時）光電開關的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨配線 ^[1]  。