《机电系统控制》PPT课件

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1、2021/7/24内蒙古工业大学www.imut.edu.cn检测与传送第二章检测与传送2.1光电开关与光电断路器2.2激光传感器2.3光栅传感器2.4光纤传感器2.5固态图像传感器2.6角度编码器2.7超声波传感器2.8红外传感器2.9现代新型传感器的发展趋势2.1光电开关与光电断路器光电开关和光电断路器都是由红外发光二极管和光电接收器件组成的光电器件。按其工作原理，光电开关和光电断路器几乎无差别。一般说来，光电断路器的发光管的功率较小，检测距离较近(几毫米至几十毫米)，其结构多采用机电一体化整体结构，采用直流供电；光电开关的检测距离的范围大，从几毫米至几十米不等，其红外发光管的功率视距离的

2、大小而不同，为防止外界干扰(包括阳光，电磁干扰等)，多采用红外调制光源，供电源采用直流或交流供电。1光电断路器及其应用1）光电断路器的结构和工作原理光电断路器的输入级，一般是砷化镓(GaAs)发光二极管，而输出级的结构和组成则不同。按照结构的不同，常分为槽型(或称透射式)和反射型两大类，如图所示。光电断路器，也称光阻断器，它是一种常见的光电传感器，也是一种光电开关。按照输出级的不同，除采用光电三极管外，还有达林顿输出型和集成电路输出型等，如图所示。图(b)所示槽型光电断路器，其输出级的光电三极管和晶体三极管构成的复合级，即达林顿输出级，驱动能力较强，可直接驱动小功率器件，如触发可控硅．小功率电

3、动机或电磁继电器等。图(c)电路的输出级为集成电路型，由光电管(二极管或三极管)、放大器、整形电路、稳压电路和输出放大级等组成，输出波形好，驱动能力强，可直接驱动负载或后级电路。透射型(槽型)光电断路器工作原理◆红外发光二极管的供电源采用稳定的直流电压，使流过管子的工作电流保持在给定值；◆所发射的红外光通过槽口直射至光电管的窗口；◆光电管将红外光转换成相应的电流(一般为几毫安到几十毫安)；◆当槽口插入不透明物体(工件等)时，光路被阻挡，光电流变小(暗电流约0.1μA左右)，光电管几乎呈截断状态。根据流过光电管及其负载的电流大小，就可判断有无工件通过槽口。透射型(槽型)光电断路器的发光器和受光器

4、在沟槽两侧相对放置，故又称对射式光电断路器。反射型光电断路器工作原理◆反射型光电断路红外发光二极管与光电管成一定角度或平排放置，中间无槽口；◆当被检测的物体(工件)在器件外侧移动时，发光管发出的红外光被物体表面反射，并被光电管接收、光电转换后，再加至检测或识别电路。这种断路器不仅可检测附近有无移动物体，还可根据物体表面反射能力的大小用来检测其上的标记、符号及条形码等。2）光电断路器的外形和基本参数由于被检测的物体形体、尺寸各不相同，检测要求也各不相同，透射型(槽型)光电断路器槽的宽度、深度、透光窗尺寸及输出类型各不相同，其外形尺寸和结构有所不同。下图是常见的槽型光电断路器的外形、结构。槽型光电

5、断路器，由于其外形和结构所限，它的检测范围被严格地限制在槽内，检测距离较小，一般为几厘米。◆反射型光电断路器，由于采用光电一体化结构，加之发射的红外功率较小，故检测距离也较小。◆通常，将功率较大、检测距离远的器件，划归为反射型光电开关。◆光电断路器的发端一般采用红外发光二极管，输出级有光电三极管、达林顿输出级和集成电路输出型等。下表给出了透射型(槽型)光电断路器的发端参数和输出参数。对于反射型光电断路器，其发端参数与槽型光电断路器的基本相同，而反射型的光电流较小，响应时间较慢。3）光电断路器的特点和典型应用（1）光电断路器的特点基于光电断路器的组成和结构，它具有以下特点：◇检测是在非接触方式下

6、进行，无损伤，安全可靠；检测范围被限定在器件的槽内(或近侧)红外光路，外来光的干扰小，定位精度高；◇红外光／电转换速度快，响应迅速、准确；◇光电断路器与CMOS、TTL电路及晶体管电路连接简单，匹配好；◇体积小，重量轻，易安装。由于光电断路器的独特优点，它被广泛应用于生产流水线、机电一体化设备、办公设备、家用电器和自动控制设备中，特别适用于薄型或带形材料的检测，如金属板材、木板、合成板、印刷品、磁带、纸张、塑料薄膜、食品袋的加工、检测和识别(色彩)中得到广泛应用。（2）光电断路器的典型应用将槽型光电断路器安装在剪床上，可对卷带材料和板材进行剪切加工，如图所示。在剪床前端加装槽型断路器，当传送来

7、的板材将红外光路遮住后，断路器迅速动作，输出开关控制信号，将传送带停下，剪刀压板随即滑下压住板材，切刀下降将板料切下槽型光电断路器用于板材和卷带材料的剪切上述加工方法也可用于板材的冲压落料加工，还可用来对卷带材料、塑料板、木板、胶带等进行剪切加工，不仅加工准确、自动化程度高，且安全可靠。槽型光电断路器用于卷带材料的横向走偏校正卷带材料在加工过程中，常因牵引力变化或厚度不匀容易横向走偏。在卷筒机上加