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　　光電開關是通過把光強度的變化轉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,有三部分構成,它們分為：發(fā)送器,接收器和檢測電路。
　　發(fā)送器對準目標發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來源于半導體光源,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。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。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號和應用該信號。
　　此外,光電傳感器的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。
　　三角反射板是結構牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準確地從反射板中返回,具有實用意義。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,經過反射后,還是從這根反射線返回。
　　光纖（又稱光導纖維LWL）,它擴大了光電傳感器的使用范圍,形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用,檢測微小的物體。它在非常高的外界溫度中,在結構受限制的環(huán)境里,都可以獲得滿意的答案。

　　光敏二極管是最常見的光傳感器。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,并與負載電阻相串聯(lián),當無光照時,它與普通二極管一樣,反向電流很�。ǎ�µA）,稱為光敏二極管的暗電流；當有光照時,載流子被激發(fā),產生電子-空穴,稱為光電載流子。在外電場的作用下,光電載流子參于導電,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度成正比,于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。
　　光電傳感器光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉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。工作時集電結反偏,發(fā)射結正偏。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�。划斢泄庹諘r,激發(fā)大量的電子-空穴對,使得基極產生的電流Ib增大,此刻流過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。

　　參考軸
　　發(fā)送器和接收器（對射型光電傳感器）,或者發(fā)送器和目標/反射板（反射型,反射板型光電傳感器）之間構成的相對的理想軸線。在對射型光電傳感器的情況下,參考軸就是透鏡的光軸。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下,參考軸就是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。
　　反射板盲區(qū)
　　光束在反射的過程中,有一段區(qū)域是不能識別反射板的區(qū)域,這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)。
　　暗通（D.on）
　　是指當接收裝置無光束射入時光電傳感器的開關接通；當反射型光電傳感器接收反射光束,如果無物體出現(xiàn),則開關接通,而當有物體出現(xiàn)在光束射線的中間時,開關就斷開。
　　亮動（L.on）
　　是指當光學接收器受到光照的時候,傳感器的輸出接通。對射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時候,輸出接通;反射型光電傳感器,是在目標足夠接近的時候,輸出接通。
　　盲區(qū)
　　是指反射型光電傳感器不能識別目標的范圍！

　　1、槽形光電開關
　　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。但當被檢測物體從槽中通過時,光被遮擋,光電開關便動作。輸出一個開關控制信號,切斷或接通負載電流,從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。
　　2、對射式光電開光
　　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就稱為以射分離式光電開光,簡稱對射式光電開關。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。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,檢測物通過時阻擋光路,收光器就動作輸出一個開關控制信號。
　　3、反光板反射式光電開關
　　把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內,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。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,光電開關就動作,輸出一個開關控制信號。
　　4、擴散反射式光電開關
　　它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器,但前方沒有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當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,輸出一個開關控制信號。
　　用途廣泛的久茂光電傳感器系列：
　　光電傳感器可用來進行非接觸測量,定位,分類和計數(shù)不同的物體,廣泛用于汽車,機械制造,物流控制,印刷包裝及門控行業(yè)。而久茂提供有齊全的光電產品系列用于此類場合。
　　5、光纖式光電開關
　　把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導到檢測點,再把檢測到的光信號用光纖引導到光接收器就組成光纖式光電開關。按動作方式的不同,光纖式光電開關也可分成對射式、反光板反射式、擴散反射式等多種類型。

　　廣泛應用于工業(yè)自動化領域的光電傳感器,一般是開關型的,被稱為光電開關。光電傳感器由投光器、受光器、集成電路、輸出電路等組成,屬弱電檢測傳感器。它容易受到強電設備的電磁干擾。它工作時,引起電磁輻射,形成電磁干擾。當動作頻率較高、多個傳感器相距較近時,儀器儀表、總線系統(tǒng)、計算機等弱電設備會受到強烈的干擾,傳感器本身也會受到強烈的干擾,此時電磁兼容問題顯得更突出。電磁兼容設計的目的,一是使傳感器本身在電磁環(huán)境中能正常工作,避免出現(xiàn)誤動作,二是避免傳感器成為電磁干擾源。
　　光干擾的抑制
　　光電傳感器以光為媒介進行無接觸檢測。光是一種頻率很高的電磁波[1 ] 。光干擾也算是一種電磁干擾,光干擾是傳感器誤動作的主要因素之一。環(huán)境光、背景光和周圍其它光電傳感器發(fā)出的光是光干擾源。以紅外線為媒介進行檢測則可減小可見光的影響,紅外光也不影響可見光。紅外線光電傳感器可用濾光鏡濾去可見光。對于周圍環(huán)境其它光電傳感器的光干擾, 可用外殼、套筒、夾縫來抑制。

　　投光器外殼結構設計得當,可使發(fā)出的光成為規(guī)則光束,而非散射狀,使用時又安裝得當,則投光器難成為光干擾源。傳感器設計時,采用偏振光及高頻調制的脈沖光,采用同步檢波方式,都有利于抑制光干擾。
　　電路板電磁兼容
　　光電傳感器通過高頻調制產生高頻電信號。在高頻下,一根導線等效為一個電感。因此,須盡可能縮短傳感器內高頻線的長度。印制板跡線設計時要考慮盡可能減小電磁輻射。跡線輻射比集成電路輻射要強。跡線如構成如圖2 所示的大小相等、方向相反的電流環(huán)路,則會向空間輻射磁場,也會接受空間的磁場。

　　圖中i 為環(huán)路電流。設環(huán)路面積為S ,電信號頻率為f ,測量天線到輻射平面的距離為d ,測量天線與印制板平面的夾角為θ,則測得電場強度為

　　此時為差模輻射。可通過減小環(huán)路面積S 和環(huán)路電流i 來減小差模輻射。共模輻射可用對地電壓激勵的、長度小于1/ 4 波長的短單極天線來模擬。共模輻射的電場強度為

　　式中l(wèi)為短單極天線長度, 共模電壓轉換成了差模電流i 。減小地電壓和將差模電流旁路到地可減小共模輻射。
　　總的來說,印制板跡線長度宜短,宜增加寬度,但不宜突然增寬,不宜突然拐彎。盡可能增大地線面積以減小地線阻抗。高頻信號線、電源線應盡可能平行地靠近地線。傳感器應選用低功耗器件,如CMOS 集成電路。CMOS 器件抗干擾能力強,CMOS 邏輯電路抗擾度高達20 [%]。低功耗器件發(fā)熱小,這有利于傳感器設計得更緊密,有利于傳感器穩(wěn)定工作。
　　輸出電路電磁兼容
　　輸出電路是傳感器的末級電路,一般是無觸點開關電路。常用輸出元件有三極管和晶閘管。三極管狀態(tài)改變時,引起電磁輻射。在三極管集電極與發(fā)射極之間并接RC 吸收電路,用電感L 來抑制d i/ d t , 就可減小電磁輻射的能量。

　　輸出電路電磁兼容設計的另一種方法是屏蔽。

　　抗干擾編碼
　　現(xiàn)在,通信、接口、總線技術的發(fā)展也促使二進制傳感器的智能化。AS-Interface 是一個執(zhí)行器-傳感器- 接口總線系統(tǒng)。AS-Interface 總線系統(tǒng)最多可安裝248 個二進制傳感器。AS-Interface 芯片與光電傳感器配合,可使傳感器與AS-Interface 總線相連。同一總線上,多個傳感器相互干擾的問題比較嚴重。這可在傳感器通信時,在信息中加入監(jiān)督碼元（冗余碼） 進行抗干擾。如用00000 、11111 代替0 、1 。當收到10111 ,那可認為錯了一位,并自動糾正第二位。
　　電磁兼容試驗
　　電磁兼容設計靠電磁兼容試驗來驗證與改進。現(xiàn)在,有了比較完善的電磁兼容試驗方法和專門的試驗設備。開關電器動作時,形成強烈的干擾,產生瞬態(tài)脈沖。IEC61000-4-4 標準對電快速瞬變脈沖干擾作出規(guī)定,分為單個脈沖、一群脈沖、脈沖群。。

　　單個脈沖和一群脈沖中單個脈沖的寬度要小于15ms。IEC1024 規(guī)定的雷電模擬脈沖的寬度也要小于15 ms。光電傳感器內部采用小電容對瞬變脈沖濾波比較適應。傳感器若受主機控制,則可在軟件中采用數(shù)字濾波、延時指令來抑制瞬變干擾。光電傳感器輻射敏感度試驗結果如表1 所示。

　　結束語
　　采用以上設計后, 光電傳感器既沒有干擾80C51 單片機實驗系統(tǒng), 也沒有干擾F-40M 型PLC。它在斷路器嚴酷環(huán)境中能穩(wěn)定地工作。經過電磁兼容設計,光電傳感器可靠性及質量顯著提高。