光电信息技术第三章课光电耦合

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1、第三章光电信息转换3.3光电信息转换组合器件3.3.1光电耦合器3.3.2光电编码器3.3.3光纤陀螺3.3.1光电耦合器什么是耦合、光电耦合器？耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。光电耦合器（opticalcoupler，OC）：将发光器件与光电器件组合成一体，以光作媒质把输入端得到信号耦合到输出端的器件。一、光电耦合器的结构与特点1光电耦合器的结构光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器

2、两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。封装外形与结构2光电耦合器的特点具有电隔离（１０１０－１０１２欧姆）功能；信号传输单向（脉冲或直流），适用于模拟／数字信号；具有抗干扰和噪声能力；响应速度快（微／纳秒，直流－１０兆赫兹）；使用方便，可靠性高，体积小，寿命长；既有耦合特性，又有隔离功能；光电隔离器：电气隔离、消除噪声光电传感器：检测物体位置、有无分类二、光电耦合器的类型发光器件光敏器件被测物体槽式光电传感器器示意图槽式光电传感器实物图

3、+EC光电开关三．光电耦合器的应用代替脉冲变压器，可以耦合从零到几兆赫兹的信号，失真小；代替继电器，做光电开关用；把不同电位的两组电路互连，完成电平匹配和电平转移；电流驱动器件与光驱动器件相结合，实现高信噪比；作为计算机主机运输部与输入／输出端的接口，提高计算机的可靠性；在稳压电源中作为过流保护器件，简单可靠。1．用于电平转换2．用于逻辑门电路光电开关在流水线上的应用送料器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料口遮断式光电开关（计数）光幕两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号

4、。接收器光幕应用当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。光线被遮断（报警）光幕应用（续）产品高度测量光幕应用（续）三维尺寸检测宽度测量长度测量高度测量光幕应用（续）木材外形截面积检测光幕应用（续）纠偏光幕可检测出带材在卷曲过程中的偏移，经控制器和执行机构使带材向正确的方向运动（纠偏）。光幕应用（续）光幕用于自动收费系统的车辆检测反射式光电开关定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。检测距离检测距离反射镜反射型光电开关工作原理反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射

5、镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。反射板反射镜被测物体偏振光发射光被测物漫反射型光电开关原理漫反射光线反射光线被检测物体光发射器和光接受器发射光线漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。额定距离漫反射型光电开关的应用光电开关应用（续）透明度测量、控制质量检测3.3.2光电编码器一增量式编码器莫尔条纹宽度B光栅栅距W莫尔条纹演示莫尔条纹移动数等于光栅移动刻线数，只要检测出莫尔条纹的移动数N，就可

6、计算出光栅的相对移动距离=N*W长光栅莫尔条纹播放动画长光栅光闸莫尔条纹播放动画播放中……圆弧莫尔条纹单击准备演示播放动画光闸莫尔条纹播放动画播放中……环形莫尔条纹播放动画播放中……单击准备演示单击准备演示辐射形莫尔条纹播放动画二、绝对式编码器10码道光电绝对式码盘绝对式编码器按照角度直接进行编码，可直接把被测转角用数字代码表示出来。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等形式。透光区不透光区零位标志绝对码盘4个电刷4位二进制码盘最小分辨角＝360°／2n当n＝4，＝360°／24＝22.5°导电为“1”，非导电为“0”LED光敏元件输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应

7、一个分辨角，对脉冲进行计数N，就是对的累加，即，角位移＝N。如：＝0.352，脉冲N＝1000，则：＝0.352×1000＝352理想条件下，环形光路系统中的Sagnac效应如图1所示。一束光经分束器M进入同一光学回路中，分成完全相同的两束光CCW和CCCW，分别沿顺时针方向(CW)和逆时针方向(CCW)相向传播，当回路绕垂直于自身的轴转动时，将使两束光产生相位差，该相位差的大小与光回路的旋转速率成比例。图1理想环形光路系统中的Sagnac效应(a)系统静止；(b)系统旋转3.3.3