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較早公告: 在當(dāng)今快速發(fā)展的智能制造領(lǐng)域,安全、高效、精準(zhǔn)成為了衡量生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。SCHMERSAL安全光電開關(guān),憑借其高精度、高速度和高可靠性的特點,在這一領(lǐng)域發(fā)揮著作用。作為非接觸式的傳感器,SCHMERSAL安全光電開關(guān)通過發(fā)射和接收光線來檢測物體,這種技術(shù)確保了其在各種惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。在智能制造中,物料輸送、設(shè)備安全防護(hù)以及產(chǎn)品檢測等環(huán)節(jié)都需要高精度的傳感器來確保生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。在物料輸送環(huán)節(jié),SCHMERSAL安全光電開關(guān)可以實時監(jiān)測物料輸送的狀態(tài),檢測是否有異物或人員進(jìn)入
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P+F倍加福ML100系光電傳感器工作原理
點擊次數(shù):471 更新時間:2023-02-28

P+F倍加福ML100系光電傳感器工作原理


帶偏振濾波片的反射板型光電傳感器 ML100-54/103/115


原理

由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān)。


光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣,當(dāng)無光照時,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,載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱為光電載流子。在外電場的作用下,光電載流子參與導(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。

光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級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。工作時集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo(很?。?,比一般三極管的穿透電流還??;當(dāng)有光照時,激發(fā)大量的電子-空穴對,使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流過管子的電流稱為光電流,發(fā)射極電流Ie=(1+β)Ib,可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。


P+F倍加福ML100系光電傳感器工作原理

光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。

光電傳感器在一般情況下,有三部分構(gòu)成,它們分為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。

發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來源于半導(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、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。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。

此外,光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 

分類和工作方式

⑴槽型光電傳感器

把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光,在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時,光被遮擋,光電開關(guān)便動作,輸出一個開關(guān)控制信號,切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。

⑵對射型光電傳感器,若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測距離加大,一個發(fā)光器和一個收光器組成對射分離式光電開關(guān),簡稱對射式光電開關(guān)。對射式光電開關(guān)的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用對射式光電開關(guān)時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè),檢測物通過時阻擋光路,收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。

⑶反光板型光電開關(guān)

把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi),在前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用,稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來再被收光器收到;一旦被檢測物擋住光路,收光器收不到光時,光電開關(guān)就動作,輸出一個開關(guān)控制信號。

⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)

擴(kuò)散反射型光電開關(guān)的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器,但擴(kuò)散反射型光電開關(guān)前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。在檢測時,當(dāng)檢測物通過時擋住了光,并把光部分反射回來,收光器就收到光信號,輸出一個開關(guān)信號。

沒有信號輸出的原因

首先要考慮的是接線或配置的問題。對于對射型光電傳感器必須由投光部和受光部組合使用,兩端都需要供電;而回歸反射型必須由傳感器探頭和回歸反射板組合使用;同時,用戶必須給傳感器提供穩(wěn)定電源,如果是直流供電,必須確認(rèn)正負(fù)極,如若正負(fù)極連接錯誤則會導(dǎo)致輸出信號沒有。

上述的原因分析是對光電傳感器本身的考慮,我們還需要考慮的是檢測物體的位置問題,如果檢測物體不在檢測區(qū)域,這樣的檢測是徒勞的。檢測物體必須在傳感器可以檢測的區(qū)域內(nèi),也就是光電可以感知的范圍內(nèi)。其次,要考慮傳感器光軸有沒有對準(zhǔn)問題,對射型的投光部和受光部光軸必須對準(zhǔn),對應(yīng)的回歸反射型的探頭部分和反光板光軸必須對準(zhǔn)。同樣還要考慮的是檢測物體是否符合標(biāo)準(zhǔn)檢測物體或者最小檢測物體的標(biāo)準(zhǔn),檢測物體不能小于最小檢測物體的標(biāo)準(zhǔn),從而避免導(dǎo)致對射型、反射型不能很好檢測透明物體,像反射型對檢測物體的顏色有要求,顏色越深,檢測距離就越近。

如果以上情況都可以很明確地做出排除后,我們需要做的事就是檢測環(huán)境的干擾因素。如光照強(qiáng)度不能超出額定范圍;如果現(xiàn)場環(huán)境有粉塵,就需要我們定期清理光電傳感器探頭表面;或者是多個傳感器緊密安裝,互相產(chǎn)生干擾;還有一種影響比較大的是電氣干擾,如果周圍有大功率設(shè)備,產(chǎn)生干擾時必須要有相應(yīng)的抗干擾措施。如果做過上述的逐一排查,這些因素都可以明確地排除還是沒有信號輸出的話,建議退回廠家檢測判斷。 

結(jié)構(gòu)分析

光電傳感器通常由三部分構(gòu)成,它們分別為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。

發(fā)射器帶一個校準(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真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈做為光源,這些小而堅固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形。

接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成。光敏二極管是現(xiàn)在最常見的傳感器。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)無光照時,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,載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱為光電載流子。

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)過反射后,仍從這根反射線返回。  


P+F倍加福ML100系光電傳感器工作原理

類型

⑴槽型光電傳感器

把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光,在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時,光被遮擋,光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號,切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。

⑵對射型光電傳感器

若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān),簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè),檢測物通過時阻擋光路,收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。

⑶反光板型光電開關(guān)

把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi),在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住,收光器收不到光時,光電開關(guān)就動作,輸出一個開關(guān)控制信號。

⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)

它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時擋住了光,并把光部分反射回來,收光器就收到信號,輸出一個開關(guān)信號。

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