淺談光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，我國(guó)的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制也應(yīng)逐步完善，各行各業(yè)都取得了空前的進(jìn)步和發(fā)展，其中傳感器作為一種能將化學(xué)量和物理量轉(zhuǎn)化成為可利用的電信號(hào)的器件也得到了快速的發(fā)展。而光電傳感器則是借助于光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)的器件，通常其都是由檢測(cè)電路、發(fā)射器和接收器三部分組成的，由于其具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式多樣以及可測(cè)參數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，所以光電傳感器既可以用來(lái)檢測(cè)間接引起光量變化的零件的位移、工作性能、速度以及加速度等內(nèi)容，同時(shí)也能夠用來(lái)檢測(cè)直接引起光量變化的輻射測(cè)溫、光照度以及光強(qiáng)等內(nèi)容，并且其在自動(dòng)控制中也已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文便對(duì)光電式傳感器的種類(lèi)、光電傳感器的主要優(yōu)勢(shì)以及光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探析，從而詳細(xì)的論述了光電傳感器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：光電傳感器；自動(dòng)控制；應(yīng)用情況

1 光電式傳感器的種類(lèi)

1.1 對(duì)射式光電傳感器。所謂的對(duì)射式傳感器就是指組成傳感器的發(fā)射器和接受器是分開(kāi)放置的，發(fā)射器發(fā)射紅外光后，會(huì)經(jīng)過(guò)一定距離的傳輸后才能到達(dá)接受器的位置處，并且與接受器形成一個(gè)通路，當(dāng)我們需要檢測(cè)的物體通過(guò)對(duì)射式光電傳感器時(shí)，光路就會(huì)被檢測(cè)物體所阻擋，這是接受器就會(huì)及時(shí)的反應(yīng)并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，一般情況下，發(fā)射器所發(fā)出的光束只能夠跨越感應(yīng)距離一次，因此在粉塵污染比較嚴(yán)重的環(huán)境中或是野外的環(huán)境中都可以應(yīng)用對(duì)射式光電傳感器。

1.2 漫反射式光電傳感器。這種傳感器的檢測(cè)頭內(nèi)部也是裝有發(fā)射器和接受器的，但是并沒(méi)有反光板的，一般情況下，接受器是無(wú)法接收到發(fā)射器所發(fā)出的光的，但是當(dāng)需要我們檢測(cè)的物體通過(guò)光電傳感器時(shí)，光線(xiàn)就被遮擋了，并且檢測(cè)物體還會(huì)將光線(xiàn)反射回去，這是接受器就是可以接收到光信號(hào)的了，接受器同時(shí)輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，漫反射式光電傳感器大多被應(yīng)用在自動(dòng)沖水系統(tǒng)中。

1.3 反射式光電傳感器。在一個(gè)接頭裝置的內(nèi)部同時(shí)裝有發(fā)射器、接受器以及反光板，發(fā)射器所發(fā)出的光電在反射原理的作用下會(huì)反射給接受器，這種光電控制的作用也就是所謂的反光板反射式的光電開(kāi)關(guān)。通常情況下，反光板是會(huì)將發(fā)射器所發(fā)射的光反射回去的，這是接受器是可以接收到的，而如果檢測(cè)的物體擋住了光路，那么接受器就是接收不到的，這是開(kāi)關(guān)就會(huì)產(chǎn)生作用。反射式光電傳感器一般用于辨別不透明度的物體，并且有效的距離較大，并且也可用于粉塵污染較為嚴(yán)重的環(huán)境中。

1.4 槽形光電傳感器。其通常也被叫做U型光電開(kāi)關(guān)，在U型槽的兩側(cè)分別裝有發(fā)射器和接受器，并且兩者形成一個(gè)統(tǒng)一的光軸，當(dāng)我們所檢測(cè)的物體通過(guò)U型槽時(shí)，光軸就會(huì)被隔斷，這是光電開(kāi)關(guān)就會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，同時(shí)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽形光電開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定性和安全性都很高，所以其一般用于透明物體、半透明物體以及高速變化物體的檢測(cè)工作中。

1.5 光纖式光電傳感器。這種光電傳感器的工作原理就是將光源處的光用光纖接到檢測(cè)點(diǎn)的位置處，調(diào)制區(qū)內(nèi)部的光會(huì)與待測(cè)的物體相互作用，從而改變光的光學(xué)性質(zhì)，之后光接受器就會(huì)接收到檢測(cè)點(diǎn)位置處的光信號(hào)，也就形成了光纖式光電開(kāi)關(guān)。

2 光電傳感器的主要優(yōu)勢(shì)

2.1 可檢測(cè)物體的類(lèi)型繁多，并且限制檢測(cè)工作的因素較少。由于我們需要檢測(cè)的物體是會(huì)對(duì)光束形成反射和遮擋的，所以可檢測(cè)物體的類(lèi)型很多，并不僅僅限于是金屬物體的，只要能夠反射光線(xiàn)的物體我們都可以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)工作，如液體、塑料、木材以及玻璃等。

2.2 檢測(cè)時(shí)的分辨率更高。借助于更加現(xiàn)代化的高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)，所投光的光束都會(huì)集中在小光點(diǎn)上，并且借助于所形成的特殊的受光的光學(xué)系統(tǒng)，也可以進(jìn)一步的提高檢測(cè)時(shí)的分辨率，其可以對(duì)精度要求較高的位置進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也可以對(duì)微小的物體進(jìn)行檢測(cè)工作。

2.3 可以準(zhǔn)確的分辨顏色。在通過(guò)檢測(cè)物體時(shí)，所形成光的吸收率以及反射率是要受到檢測(cè)物體的顏色以及被投光的光線(xiàn)波長(zhǎng)的影響的，并且其組合也是有著一定程度的不同的，而根據(jù)這種原理就可以準(zhǔn)確的分別檢測(cè)物體的顏色了。

2.4 檢測(cè)的距離更長(zhǎng)并且易于調(diào)整。采用光電式傳感器檢測(cè)物體時(shí)，與其他類(lèi)型的傳感器相比，其檢測(cè)的距離更長(zhǎng)，通常其檢測(cè)距離都是不小于10m的，并且超聲波檢測(cè)以及磁性檢測(cè)不能檢測(cè)的物體，光電式傳感器也是可以檢測(cè)的。在投射可視光的類(lèi)型中，一般所投的光束都是可見(jiàn)光，所以是可以及時(shí)的調(diào)整所檢測(cè)物體的位置的。

2.5 非機(jī)械性的接觸檢測(cè)。在檢測(cè)的過(guò)程中，采用光電傳感器是可以非機(jī)械性的接觸物體的，這樣不但能夠保證光電傳感器的使用期限，同時(shí)也不會(huì)損壞被檢測(cè)的物體。另外，由于光電式傳感器的電路通常都是由電子元件組成的，而光本身的速度就很高，因此其響應(yīng)的時(shí)間也就更短。

3 光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用

通常情況下，對(duì)于光電傳感器的應(yīng)用情況，我們最常見(jiàn)的安防系統(tǒng)中的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，另外，在工業(yè)中光電傳感器也經(jīng)常被應(yīng)用在記錄機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)中。而在照明行業(yè)中，光電傳感器的應(yīng)用也是最廣泛的，如光纖照明、LED照明、道路照明、智能照明以及燈光設(shè)計(jì)等等，同時(shí)光電傳感器在轉(zhuǎn)速檢測(cè)、色標(biāo)檢出、氣流量控制、自動(dòng)門(mén)傳感器以及行程控制等眾多的領(lǐng)域中也得到了應(yīng)用。

3.1 光電轉(zhuǎn)速傳感器。在我們需要檢測(cè)的轉(zhuǎn)速軸上先安裝一個(gè)帶孔的轉(zhuǎn)速調(diào)質(zhì)盤(pán)，白熾燈在轉(zhuǎn)速盤(pán)的一端就會(huì)產(chǎn)生恒定光，這些恒定光最后到達(dá)光敏二極管位置處就會(huì)形成光電轉(zhuǎn)換器，這是如果在具有較高靈敏度的光電晶體管和紅外光電發(fā)光二極管之間有物體存在時(shí)，傳感器就將自動(dòng)輸出一個(gè)低電平，也就形成了脈沖。如果在其光電傳感器接受器的后部在加裝一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并且在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，并沿其邊緣設(shè)計(jì)一些圓形過(guò)孔，而需要檢測(cè)的物體就放在圓形過(guò)孔的圓心位置處，這樣在轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，傳感器就會(huì)不斷的輸出脈沖，通過(guò)這些脈沖就可以計(jì)算出輪子的轉(zhuǎn)速了。

3.2 在自動(dòng)印刷系統(tǒng)中的應(yīng)用。采用反射式的光電傳感器作為開(kāi)關(guān)可以用來(lái)檢測(cè)卷筒紙印刷機(jī)的斷紙工作，如果紙帶處于正常的工作狀態(tài)，那么反射式的光電傳感器就是可以檢測(cè)到反射回來(lái)的光信號(hào)的，而如果紙帶的工作情況不正?；蚴怯袛嗉埌l(fā)生時(shí)，那么檢測(cè)器就無(wú)法檢測(cè)到發(fā)射回來(lái)的光信號(hào)，進(jìn)而系統(tǒng)采取應(yīng)對(duì)措施，印刷裝置首先離壓，機(jī)器迅速停止工作。另外，采用透射式的光電傳感器也可以進(jìn)行單張紙膠印機(jī)紙張檢測(cè)工作，在印刷用紙的過(guò)程中，一張、兩張以及兩張以上的用紙它們對(duì)光線(xiàn)的遮蓋程度是有差異的，因此當(dāng)紙張經(jīng)過(guò)光電傳感器時(shí)，電路處于通路的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)互鎖、離壓、離水以及離墨等工序，機(jī)器會(huì)逐漸的降低到運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，從而完成了單張紙的膠印工作。

3.3 光電色質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用。在光電色質(zhì)的檢測(cè)工作中，起初是被應(yīng)用在分選領(lǐng)域以及糧食加工中的，比如說(shuō)用于分選雜糧和谷物的色選機(jī)就要用到光電傳感器。由于不同材料的光學(xué)特性是有著很大的差異性的，根據(jù)光電技術(shù)，色選機(jī)可以將顆粒物料中不同顏色的無(wú)聊分離開(kāi)來(lái)，根據(jù)分選物料種類(lèi)的不同，我們可以將分選機(jī)分為大米色選機(jī)、茶葉色選機(jī)和雜糧色選機(jī)三類(lèi)。在包裝產(chǎn)品之前，應(yīng)先使用色選機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)了個(gè)別物品的顏色是有差異的，那么機(jī)器就會(huì)立即產(chǎn)生電壓差，同時(shí)電磁閥也被立即接通，之后在壓縮空氣的作用下就可以將顏色有差異的物品吹出來(lái)了。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們對(duì)光電式傳感器的種類(lèi)、光電傳感器的主要優(yōu)勢(shì)以及光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在信息時(shí)代的大背景下，傳感器作為獲取自然環(huán)境與生產(chǎn)中信息的最重要的方法和手段，其在推動(dòng)我國(guó)社會(huì)進(jìn)步，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等工作中都將發(fā)揮重要的作用，而光電傳感器具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式多樣以及可測(cè)參數(shù)多等非常多的優(yōu)點(diǎn)，因此我們相信在全行業(yè)的共同努力下，光電傳感器會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，同時(shí)其應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧建云.光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].電子世界，2012.

[2]賈雯杰.光電式傳感器在自動(dòng)控制窗上的應(yīng)用[J].科技傳播，2011.

作者簡(jiǎn)介：周欽河（1975-）， 男， 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授， 研究方向：網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)、高職教育。