光电传感器应用举例

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1、光电传感器介绍主讲：***光电传感器介绍光电传感器的基本转换原理是将被测量参数转换成光信号的变化，然后将光信号作用于光电元件转换成电信号的输出。常用的光电传感器是采用发光二极管作为光源，光源经过透镜聚焦于空间某一点。如果在该点有障碍物，光就照不到光敏二极管上，电路处于偏置状态，PN结截止，反向电流很小。当没有障碍物遮挡时，光照到光敏二极管上时，PN结附近产生电子——空穴对，并在外电场和内电场的共同作用下，漂移过PN结，产生光电流。此时，光电流与光照强度成正比，光敏二极管处于导通状态。具体方法是在光源侧使用发光二极管

2、，在受光侧使用光敏二极管，并将信号处理电路集成制作在一块芯片上。它的特点是体积小，可靠性高，工作电源电压范围宽，接口电路的复杂程度大幅度减少，可直接与TTL，LSTTL和CMLS电路芯片连接。近年来，随着光电技术的发展，光电传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格产品，在日常生活和各种轻工自动机上获得广泛的应用。一、带材跑偏检测器带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号，主要用于印染、送纸、胶片、磁带生产过程中。光电式带材跑偏检测器

3、原理如图1所示。光源发出的光线经过透镜1会聚为平行光束，投向透镜2，随后被会聚到光敏电阻上。在平行光束到达透镜2的途中，有部分光线受到被测带材的遮挡，使传到光敏电阻的光通量减少。图2带材跑偏检测器测量电路图1带材跑偏检测器工作原理图2为测量电路简图。R1、R2是同型号的光敏电阻。R1作为测量元件装在带材下方，R2用遮光罩罩住，起温度补偿作用。当带材处于正确位置（中间位）时，由R1、R2、R3、R4组成的电桥平衡，使放大器输出电压U0为0。当带材左偏时，遮光面积减少，光敏电阻R1阻值减少，电桥失去平衡。差动放大器将这

4、一不平衡电压加以放大，输出电压为负值，它反映了带材跑偏的方向及大小。反之，当带材右偏时，U0为正值。输出信号U0一方面由显示器显示出来，另一方面被送到执行机构，为纠偏控制系统提供纠偏信号。图3为包装物料的光电色质检测原理。若包装物品规定底色为白色，因质量不佳，有的出现泛黄，在产品包装前先由光电检测色质，物品泛黄时就有比较电压差输出，接通电磁阀，由压缩空气将泛黄物品吹出。二、包装物料的光电色质检测图3包装物料的光电色质检测原理传统的电能表为机械式电能表，它是利用电表中的电压元件和电流元件在铝盘上产生的移进磁场而感生的

5、电涡流，与磁场相互作用而产生的铝盘转矩作为动力来驱动由蜗杆、蜗轮及齿轮组等元件构成的传动机构，从而带动转动式机械计数器的滚轮组来反映铝盘的转数的。由于铝盘的转数N与负载功率P和时间t成正比，且有N=CPt=CA(1)(1)式中，N为铝盘的转数，A=Pt为负载在时间t内消耗的电能(单位：kW*h)，C为电能表常数［单位：r/(kW*h)］。因此，可用机械计数器滚轮组上的数字显示累计电能(kW*h即度数)的大小。显然，机械计数器的结构是不能满足自动抄表系统的要求的。为能实现电能表的自动抄表，就必须借助于相应的传感器，并

6、由传感器接口电路将信息传送到由CPU为核心所组成的最小计算机系统。而且，为构成现代化的电能表自动抄表系统，也必须选用合适的检测传感器。三、光电传感器在电能表自动抄表系统中的应用电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转。采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如：在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑，再配以反射式光电发射接收对管，则当铝盘旋转时，在局部涂黑处便产生脉冲，并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数，并经光电耦合隔离电路，送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可有效地防止干扰信号进入微

7、机。图4为光电传感器检测示意图。图4光电传感器检测示意图图中D1和P1组成光电发射接收对管，P1接收涂黑部分的反射光而在A点处将产生的电脉冲输入到光电耦合隔离器01，01以发光二极管为输入端、光敏三极管为输出端。01的输出信号则输入到单片机的T0端。T0端为单片机8031的并行口P3.4的第二功能端——定时器/计数器0计数脉冲外部输入端，接收传感器的计数脉冲输入。R3为上拉电阻，用于电平转换。CPU的串行输入、输出口RXD、TXD(P3.0、P3.1的第二功能)在控制指令指挥下工作。RXD为接收端，TXD为发送端，

8、工作于一定方式。　若在铝盘上加工一狭缝隙或小孔，则可用透射式光电发射接收对管，同样可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数，后续电路与上相同。　由式(1)可见，测得铝盘的转数N，即可检测出用户消耗的电能A(A=N/C)。这样组成的电能基表就构成了脉冲电度表。4.1功能介绍小区域坐标测量技术有着重要的工程应用价值，坐标传感器是这一领域的关键部件，采用光电元件设