日期：2021-12-09
光電開(kāi)關(guān)是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。它是一種將光信號(hào)(可見(jiàn)光和紫外激光)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。以光電元件為敏感元件的光電傳感器種類繁多，應(yīng)用廣泛。光電器件包括光電池、光電倍增管、光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、光電池等。
光電開(kāi)關(guān)一、光電效應(yīng)
光電開(kāi)關(guān)一般由處理路徑和處理元件兩部分組成。是基于光電效應(yīng)，將測(cè)量到的變化轉(zhuǎn)化為光信號(hào)變化，再借助光電元件將非電信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。光電效應(yīng)是指用光照射物體，光可以看作是一系列具有一定能量的光子轟擊物體。此時(shí)，光子能量轉(zhuǎn)移給電子，一個(gè)光子的全部能量一次被一個(gè)電子吸收。電子得到光子傳遞的能量后，其狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，從而使被光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。
光電開(kāi)關(guān)二、暗電流
該光電二極管是最常見(jiàn)的光傳感器。光電二極管的外觀與一般二極管相同。沒(méi)有光時(shí)，和普通二極管一樣。反向電流很小，稱為光電二極管的暗電流。在光照下，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子空洞，稱為光電載流子。在外電場(chǎng)作用下，光電載流子參與傳導(dǎo)，形成遠(yuǎn)大于暗電流的反向電流。這種反向電流稱為光電流。光電流的大小與光強(qiáng)成正比，因此在負(fù)載電阻上可以得到隨光強(qiáng)變化的電信號(hào)。
光電開(kāi)關(guān)三、信號(hào)功能
光電三極管除了具有光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能外，還具有放大電信號(hào)的功能。光電三極管的外觀與一般的三極管沒(méi)有太大區(qū)別。一般光敏三極管只引出發(fā)射極和集電極兩個(gè)極，基極不引出。外殼上還有一個(gè)供光線進(jìn)入的窗口。為了增加照度，底面積非常大。由于發(fā)射面積小，入射光主要被基區(qū)吸收。集電極結(jié)在工作期間反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置。無(wú)光時(shí)流過(guò)管子的電流為暗電流。有光時(shí)，大量電子-空穴對(duì)被激發(fā)，使基極產(chǎn)生的電流Ib增大。此時(shí)流過(guò)管子的電流稱為光電流。
光電開(kāi)關(guān)四、光電晶體管
發(fā)射器瞄準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束。發(fā)出的光束一般來(lái)自光源、發(fā)光二極管(LED)、激光二極管和紅外發(fā)光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或改變脈沖寬度。接收器由光電二極管、光電晶體管和光電管組成。在接收器的前面，安裝了鏡頭和光圈等光學(xué)元件。后面是檢測(cè)電路，可以濾除有效信號(hào)并施加信號(hào)。發(fā)射器有一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，可將光線聚焦到接收器，接收器出口電纜將設(shè)備連接到真空管放大器。金屬圓筒內(nèi)有一盞小白熾燈作為光源。這些小巧而堅(jiān)固的白熾燈傳感器是當(dāng)今光電傳感器的原型。接收器由光電二極管、光電晶體管和光電管組成。
光電開(kāi)關(guān)五、槽光電傳感器
它是一種槽形光電器件，在槽的兩側(cè)面對(duì)面安裝光發(fā)射器和接收器。光發(fā)射器可以發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在不遮擋的情況下，光接收器可以接收光。但是，當(dāng)被檢測(cè)物體通過(guò)插槽時(shí)，光線被阻擋，光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作。輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，完成控制動(dòng)作。由于整體結(jié)構(gòu)的限制，槽式開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離一般只有幾厘米。
光電開(kāi)關(guān)六、準(zhǔn)直光電傳感器
如果光發(fā)射器和光接收器分開(kāi)，可以增加檢測(cè)距離。由光發(fā)射器和光接收器組成的光電開(kāi)關(guān)稱為分束光電開(kāi)關(guān)。其探測(cè)距離可達(dá)數(shù)米甚至數(shù)十米。使用時(shí)，光發(fā)射器和光接收器分別安裝在檢測(cè)對(duì)象路徑的兩側(cè)。當(dāng)檢測(cè)物體通過(guò)時(shí)，光路被阻擋，光接收器動(dòng)作，輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
光電開(kāi)關(guān)七、反射式光電開(kāi)關(guān)
發(fā)光裝置和受光裝置安裝在同一裝置內(nèi)，前面裝有反射板。反射板式光電開(kāi)關(guān)利用反射原理完成光電控制功能。在正常情況下，光發(fā)射器發(fā)出的光被反射器反射回來(lái)并被光接收器接收。一旦光路被檢測(cè)物體阻擋而受光器沒(méi)有接收到光，光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作并輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
光電開(kāi)關(guān)八、漫反射式光電開(kāi)關(guān)
它的探測(cè)頭也裝有光發(fā)射器和光接收器，但前面沒(méi)有反射器。一般情況下，光發(fā)射器發(fā)出的光是受光器無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)檢測(cè)物體通過(guò)時(shí)，它會(huì)阻擋光線并將光線部分反射回來(lái)。接收器接收信號(hào)并輸出切換信號(hào)。
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