德(de)國SICK光電開(kai)關(guan)產(chan)品(pin)原(yuan)理(li)介(jie)紹

德(de)國SICK光電開(kai)關(guan)產(chan)品(pin)原(yuan)理(li)介(jie)紹
SICK光電開(kai)關(guan)已(yi)被用作(zuo)物位檢(jian)測、液(ye)位控(kong)制、產(chan)品(pin)計(ji)數(shu)、寬度(du)判(pan)別、速(su)度檢(jian)測、定長剪切(qie)、孔(kong)洞(dong)識(shi)別、信號延(yan)時、自(zi)動門(men)傳(chuan)感(gan)、色(se)標(biao)檢(jian)出(chu)、沖床和剪切(qie)機(ji)以及安全(quan)防(fang)護等(deng)諸多(duo)領(ling)域。此外，利用(yong)紅外(wai)線(xian)的(de)隱蔽(bi)性，還可在銀行、倉庫(ku)、商(shang)店(dian)、辦(ban)公室(shi)以及其(qi)它需(xu)要的場合作(zuo)為(wei)防(fang)盜警(jing)戒(jie)之(zhi)用(yong)。
常用的(de)紅外(wai)線(xian)光(guang)電開(kai)關(guan)，是(shi)利(li)用物體對(dui)近(jin)紅(hong)外(wai)線(xian)光(guang)束的反射原理(li)，由(you)同步回路(lu)感(gan)應反(fan)射回(hui)來(lai)的光(guang)的強弱(ruo)而(er)檢(jian)測物體的(de)存(cun)在與否(fou)來實(shi)現(xian)功(gong)能(neng)的(de)，光(guang)電傳感(gan)器(qi)首(shou)先(xian)發(fa)出(chu)紅外線(xian)光(guang)束到(dao)達(da)或透過(guo)物體或鏡面(mian)對紅(hong)外(wai)線(xian)光(guang)束進行反(fan)射(she)，光(guang)電傳感(gan)器(qi)接(jie)收(shou)反(fan)射回(hui)來的(de)光(guang)束，根(gen)據光(guang)束的強弱(ruo)判斷物體的(de)存(cun)在。紅外光電開(kai)關(guan)的(de)種類(lei)也非(fei)常的多(duo)，壹般(ban)來(lai)說(shuo)有鏡(jing)反射(she)式光電開(kai)關(guan)、漫(man)反(fan)射式、槽式、對(dui)射(she)式、光纖(xian)式(shi)等(deng)幾個(ge)主要種類(lei)。光電開(kai)關(guan)快易(yi)優(you)自(zi)動化(hua)選型(xing)有(you)收(shou)錄(lu)。
在不同的(de)場合使用(yong)不同的(de)光電開(kai)關(guan)，例(li)如(ru)在電磁(ci)振動供料(liao)器(qi)上(shang)經常使用(yong)光纖(xian)式(shi)光(guang)電開(kai)關(guan)，在間歇式包(bao)裝(zhuang)機包(bao)裝(zhuang)膜的(de)供(gong)送(song)中經常使用(yong)漫反(fan)射(she)式(shi)光(guang)電開(kai)關(guan)，在連續(xu)式(shi)高(gao)速(su)包(bao)裝(zhuang)機中經常使用(yong)槽式(shi)光(guang)電開(kai)關(guan)。
由(you)振蕩(dang)回路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)調(tiao)制脈沖(chong)經(jing)反射電路(lu)後(hou)，然(ran)後(hou)用(yong)數(shu)字(zi)積分(fen)光(guang)電開(kai)關(guan)或RC積分(fen)方(fang)式(shi)排除(chu)幹(gan)擾，後(hou)經(jing)延(yan)時（或不延(yan)時）觸(chu)發驅(qu)動器輸(shu)出(chu)光(guang)電開(kai)關(guan)控(kong)制信號。
利用光(guang)學元件(jian)，在傳播媒(mei)介(jie)中間使(shi)光(guang)束發生變化(hua)；利(li)用(yong)光(guang)束來反射物體；使(shi)光(guang)束發射經過長(chang)距(ju)離(li)後(hou)瞬(shun)間返(fan)回。光(guang)電開(kai)關(guan)是(shi)由(you)發(fa)射(she)器(qi)、接(jie)收(shou)器(qi)和檢(jian)測電路(lu)三部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。發(fa)射器對準目(mu)標(biao)發射光(guang)束，發射的光束壹般來源於發光(guang)二極管(guan)（LED）和(he)激(ji)光二極管(guan)。光(guang)束不間斷地發射，或者改(gai)變脈沖(chong)寬度(du)。受(shou)脈沖(chong)調(tiao)制的光(guang)束輻射強度在發射中經過多(duo)次(ci)選擇，朝(chao)著(zhe)目(mu)標(biao)不間接(jie)地運行(xing)。接(jie)收(shou)器(qi)有光(guang)電二極管(guan)或光電三極管(guan)組成。在接(jie)收(shou)器(qi)的前(qian)面(mian)，裝有(you)光(guang)學(xue)元件(jian)如(ru)透鏡(jing)和(he)光(guang)圈等。在其後(hou)面(mian)的是(shi)檢(jian)測電路(lu)，它能(neng)濾出有(you)效(xiao)信號和應用(yong)該信號。
光電耦合器是(shi)以光為(wei)媒(mei)介(jie)傳輸電信號的壹種電壹光(guang)壹電轉(zhuan)換(huan)器件(jian)。它由(you)發(fa)光(guang)源(yuan)和受(shou)光器兩(liang)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。把發光(guang)源和受(shou)光器組(zu)裝在同壹(yi)密閉的殼(ke)體(ti)內(nei)，彼(bi)此間用(yong)透明(ming)絕(jue)緣(yuan)體隔(ge)離(li)。發光(guang)源的引腳為輸(shu)入端，受(shou)光器的(de)引腳為輸(shu)出端，常見的(de)發光(guang)源(yuan)為(wei)發(fa)光二極管(guan)，受(shou)光器為(wei)光敏二極管(guan)、光(guang)敏三極管(guan)等等。光(guang)電耦合器的(de)種類(lei)較多(duo)，常見有(you)光電二極管(guan)型(xing)、光(guang)電三極管(guan)型(xing)、光(guang)敏電阻(zu)型(xing)、光(guang)控(kong)晶(jing)閘(zha)管型(xing)、光(guang)電達林(lin)頓(dun)型(xing)、集成(cheng)電路(lu)型(xing)等(deng)。工作(zuo)原(yuan)理(li)在光電耦合器輸(shu)入端加電信號使發光(guang)源發(fa)光，光的強度取決(jue)於激(ji)勵(li)電流的(de)大小(xiao)，此光照(zhao)射(she)到(dao)封裝(zhuang)在壹起的受(shou)光器上(shang)後(hou)，因(yin)光(guang)電效應而(er)產(chan)生(sheng)了(le)光(guang)電流，由(you)受(shou)光器輸(shu)出端引出(chu)，這(zhe)樣(yang)就實現(xian)了(le)電壹光(guang)壹電的轉(zhuan)換(huan)。
由(you)振蕩(dang)回路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)調(tiao)制脈沖(chong)經(jing)反射電路(lu)後(hou)，由(you)發(fa)光(guang)管(guan)GL輻射出光脈沖(chong)。當被測物體進入受(shou)光器作(zuo)用(yong)範圍(wei)時，被反射(she)回(hui)來的光(guang)脈沖(chong)進入光敏三極管(guan)DU。光電開(kai)關(guan)並(bing)在接(jie)收(shou)電路(lu)中將光脈沖(chong)解(jie)調(tiao)為(wei)電脈沖(chong)信號，再經放(fang)大器(qi)放大和同步選通整形(xing)，然(ran)後(hou)用(yong)數(shu)字(zi)積分(fen)或RC積分(fen)方(fang)式(shi)排除(chu)幹(gan)擾，後(hou)經(jing)延(yan)時（或不延(yan)時）觸(chu)發驅(qu)動器輸(shu)出(chu)光(guang)電開(kai)關(guan)控(kong)制信號。 光電開(kai)關(guan)壹(yi)般(ban)都(dou)具(ju)有良(liang)好的(de)回差(cha)特(te)性，因(yin)而(er)即使(shi)被檢(jian)測物在小(xiao)範圍(wei)內(nei)晃(huang)動也不會(hui)影(ying)響驅(qu)動器的(de)輸(shu)出(chu)狀態(tai)，從而(er)可使(shi)其(qi)保持(chi)在穩(wen)定工作(zuo)區(qu)。同時，自(zi)診(zhen)斷系統還可以顯示(shi)受(shou)光狀態(tai)和(he)穩(wen)定工作(zuo)區(qu)，以隨時監視(shi)光(guang)電開(kai)關(guan)的(de)工(gong)作(zuo)。
德(de)國SICK光電開(kai)關(guan)結構(gou)原理(li)：
光(guang)電傳感(gan)器(qi)的工作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過把光強度的變化(hua)轉(zhuan)換(huan)成電信號的變化(hua)，從而(er)實現(xian)控(kong)制的。光(guang)電開(kai)關(guan)是(shi)壹(yi)種小(xiao)型(xing)電子設(she)備(bei)，可以檢(jian)測出(chu)其(qi)接(jie)收(shou)到(dao)光(guang)強的變化(hua)。光(guang)電傳感(gan)器(qi)通常由(you)三部(bu)分(fen)構(gou)成，它們(men)分(fen)別(bie)為(wei)：發(fa)送(song)器(qi)、接(jie)收(shou)器(qi)和檢(jian)測電路(lu)。
發射器(qi)帶(dai)壹(yi)個(ge)校(xiao)準鏡(jing)頭，將光(guang)聚焦射(she)向接(jie)收(shou)器(qi)，接(jie)收(shou)器(qi)出電纜將(jiang)這(zhe)套裝(zhuang)置(zhi)接(jie)到(dao)壹(yi)個(ge)真(zhen)空(kong)管(guan)放(fang)大(da)器上(shang)。在金屬(shu)圓筒(tong)內(nei)有(you)壹個(ge)小(xiao)的(de)白(bai)熾(chi)燈(deng)做為光(guang)源(yuan)，這(zhe)些小(xiao)而(er)堅固(gu)的白(bai)熾(chi)燈(deng)傳感(gan)器(qi)就是如(ru)今(jin)光電傳感(gan)器(qi)的雛形(xing)。
發(fa)送(song)器(qi)對準目標(biao)發射光(guang)束，發射的光束壹般來源於半(ban)導體光源(yuan)，發光二極管(guan)(LED)、激(ji)光二極管(guan)及紅(hong)外(wai)發(fa)射二極管(guan)。光(guang)束不間斷地發射，或者改(gai)變脈沖(chong)寬度(du)。
接(jie)收(shou)器(qi)有光(guang)電二極管(guan)、光(guang)電三極管(guan)及光(guang)電池(chi)組(zu)成(cheng)。在接(jie)收(shou)器(qi)的前(qian)面(mian)，裝有(you)光(guang)學(xue)元件(jian)如(ru)透鏡(jing)和(he)光(guang)圈等。在其後(hou)面(mian)是檢(jian)測電路(lu)，它能(neng)濾出有(you)效(xiao)信號和應用(yong)該信號。光敏二極管(guan)是(shi)現(xian)在常見的(de)傳感(gan)器(qi)。光電傳感(gan)器(qi)光敏二極管(guan)的(de)外型(xing)與(yu)壹般二極管(guan)壹(yi)樣，只是它的(de)管殼上(shang)開(kai)有(you)壹(yi)個(ge)嵌(qian)著玻(bo)璃(li)的(de)窗(chuang)口，以便於光線(xian)射(she)入，為增(zeng)加(jia)受(shou)光面(mian)積，PN結的(de)面(mian)積做得較(jiao)大，光敏二極管(guan)工(gong)作(zuo)在反向偏置(zhi)的(de)工(gong)作(zuo)狀態(tai)下(xia)，並(bing)與負(fu)載(zai)電阻(zu)相串(chuan)聯，當無(wu)光照(zhao)時，它與(yu)普通二極管(guan)壹(yi)樣，反向電流很(hen)小(xiao)稱(cheng)為(wei)光敏二極管(guan)的(de)暗電流；當有(you)光照(zhao)時，載(zai)流子(zi)被激(ji)發，產(chan)生(sheng)電子-空(kong)穴(xue)，稱(cheng)為(wei)光電載(zai)流子(zi)。
在外電場的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，光電載(zai)流子(zi)參於導電，形(xing)成(cheng)比(bi)暗電流大(da)得多(duo)的反(fan)向電流，該反向電流稱(cheng)為光電流。光(guang)電流的(de)大小(xiao)與(yu)光(guang)照(zhao)強度成正比(bi)，於是在負載(zai)電阻(zu)上(shang)就能得到(dao)隨(sui)光(guang)照(zhao)強度變化(hua)而(er)變化(hua)的(de)電信號。
光電開(kai)關(guan)光(guang)敏三極管(guan)除了具(ju)有光(guang)敏二極管(guan)能(neng)將光信號轉(zhuan)換(huan)成電信號的功能(neng)外，還有對(dui)電信號放大的(de)功能(neng)。光敏三級管的(de)外(wai)型(xing)與(yu)壹般三極管(guan)相差(cha)不大(da)，壹般光(guang)敏三極管(guan)只引出兩(liang)個(ge)極——發射(she)極(ji)和集電極，基(ji)極不引(yin)出，管殼(ke)同樣(yang)開(kai)窗(chuang)口，以便光(guang)線(xian)射(she)入。為增(zeng)大(da)光(guang)照(zhao)，基(ji)區(qu)面(mian)積做得很(hen)大，發射(she)區(qu)較(jiao)小(xiao)，入射光(guang)主(zhu)要被基(ji)區(qu)吸收(shou)。工(gong)作(zuo)時集電結反(fan)偏，發(fa)射結正(zheng)偏。在無光照(zhao)時管子(zi)流過(guo)的(de)電流為(wei)暗電流Iceo=(1+β)Icbo，比(bi)壹(yi)般(ban)三極管(guan)的穿透電流還小(xiao)；當有(you)光照(zhao)時，激(ji)發大量(liang)的(de)電子-空(kong)穴(xue)對(dui)，使(shi)得基(ji)極產(chan)生(sheng)的(de)電流Ib增(zeng)大，此刻流過(guo)管子(zi)的電流稱(cheng)為光電流，集電極電流Ic=(1+β)Ib，可見(jian)光(guang)電傳感(gan)器(qi)光電三極管(guan)要比(bi)光(guang)電二極管(guan)具(ju)有更高的(de)靈敏度(du)。
此外，光電傳感(gan)器(qi)的結構(gou)元件(jian)中還有發(fa)射板和(he)光(guang)導纖(xian)維(wei)。角(jiao)反射(she)板是(shi)結構(gou)牢固(gu)的發(fa)射裝(zhuang)置(zhi)，它由(you)很(hen)小(xiao)的(de)三角(jiao)錐體(ti)反射材(cai)料(liao)組(zu)成，能夠使(shi)光束準確地從反射板中返(fan)回。它可以在與光軸(zhou)0到(dao)25的(de)範圍(wei)改(gai)變發(fa)射(she)角(jiao)，使光(guang)束幾乎是從壹根(gen)發(fa)射(she)線(xian)，經(jing)過(guo)反(fan)射後(hou)，仍(reng)從這根(gen)反(fan)射(she)線(xian)返(fan)回。
反(fan)射式光電開(kai)關(guan)防(fang)止相互(hu)幹(gan)擾的有效辦(ban)法(fa)是(shi)拉(la)開(kai)間隔(ge)。而(er)且(qie)檢(jian)測距(ju)離(li)越遠，間隔(ge)也(ye)應越(yue)大，具(ju)體間隔(ge)應根(gen)據調(tiao)試(shi)情(qing)況(kuang)來確定。當然(ran)，也可使(shi)用(yong)不同工(gong)作(zuo)頻率(lv)的(de)機種。
鏡(jing)面(mian)角(jiao)度：當被測物體有(you)光(guang)澤(ze)或遇到(dao)光(guang)滑(hua)金(jin)屬(shu)面(mian)時，壹般(ban)反射(she)率(lv)都(dou)很(hen)高，有近(jin)似(si)鏡(jing)面(mian)的作(zuo)用(yong)，這(zhe)時應將(jiang)投光(guang)器(qi)與檢(jian)測物體安裝(zhuang)成(cheng)10～20°的夾(jia)角(jiao)，以使其(qi)光軸(zhou)不垂直於被檢(jian)測物體，從而(er)防止誤(wu)動作(zuo)。
背(bei)景(jing)物：使用(yong)反(fan)射(she)式擴散(san)型(xing)投(tou)、受(shou)光器時，有時由(you)於檢(jian)出(chu)物離(li)背景(jing)物較近(jin)，光(guang)電開(kai)關(guan)或者背(bei)景(jing)是光(guang)滑(hua)等(deng)反射率較(jiao)高(gao)的(de)物體而(er)可能(neng)會(hui)使光電開(kai)關(guan)不能(neng)穩(wen)定檢(jian)測。因(yin)此可以改用(yong)距(ju)離(li)限定型(xing)投(tou)、受(shou)光器，或者采(cai)用(yong)遠離(li)背景(jing)物、拆(chai)除(chu)背(bei)景(jing)物、將背(bei)景(jing)物塗成無光黑(hei)色、或設(she)法使(shi)背(bei)景(jing)物粗糙(cao)、灰(hui)暗等(deng)方(fang)法(fa)加(jia)以排除(chu)。
自(zi)診(zhen)斷：在安裝(zhuang)或使用(yong)時，有時可能(neng)會(hui)由(you)於臺面(mian)或背景(jing)影(ying)響以及使(shi)用(yong)振動等原(yuan)因(yin)而(er)造成光(guang)軸(zhou)的(de)微(wei)小(xiao)偏移、透鏡(jing)沾(zhan)汙、積塵、外(wai)部(bu)噪聲、環(huan)境溫(wen)度超(chao)出範圍(wei)等(deng)問題。這(zhe)些問題有(you)可能(neng)會(hui)使光電開(kai)關(guan)偏離(li)穩(wen)定工作(zuo)區(qu)，這(zhe)時可以利用(yong)光電開(kai)關(guan)的(de)自(zi)診(zhen)斷功能(neng)而(er)使其(qi)通過(guo)STABLITY綠色穩(wen)定指(zhi)示燈(deng)發(fa)出(chu)通(tong)知，以提(ti)醒使(shi)用(yong)者(zhe)及時對其(qi)進行調(tiao)整。
臺面(mian)影(ying)響：投(tou)光(guang)器(qi)與受(shou)光器在貼近(jin)臺(tai)面(mian)安裝(zhuang)時，可能(neng)會(hui)出現(xian)臺(tai)面(mian)反射(she)的(de)部(bu)分(fen)光(guang)束照(zhao)到(dao)受(shou)光器而(er)造成工(gong)作(zuo)不穩(wen)定。對此可采(cai)用(yong)使(shi)受(shou)光器與(yu)投光器離(li)開(kai)臺(tai)面(mian)壹定距(ju)離(li)並(bing)加裝(zhuang)遮(zhe)光(guang)板的(de)。
嚴(yan)禁用(yong)稀釋劑等(deng)化(hua)學(xue)物品，以免(mian)損(sun)壞(huai)塑(su)料(liao)鏡。高壓線(xian)、動力(li)線(xian)和(he)光(guang)電傳感(gan)器(qi)的配線(xian)不應放(fang)在同壹(yi)配線(xian)管(guan)或用線(xian)槽(cao)內(nei)，否(fou)則(ze)會(hui)由(you)於感(gan)應而(er)造成（有(you)時）光電開(kai)關(guan)的(de)誤(wu)動作(zuo)或損(sun)壞(huai)，所(suo)以原則(ze)上(shang)要分(fen)別(bie)單(dan)獨配線(xian)。
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