一文详解光电开关原理和特点，这五种光电你都用过吗？
一文详解光电开关原理和特点，这五种光电你都用过吗？
光电开关是一种利用光信号的变化来检测物体位置或状态的传感器。它广泛应用于工业自动化领域，具有检测距离远、响应速度快、可靠性高等特点。本文将详细介绍光电开关的工作原理、分类、关键术语以及实际应用，帮助读者全面了解这一重要传感器的工作机制。
工作原理
光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线强弱或有无对目标物体进行探测，工作原理如图所示。多数光电开关选的是波长接近可见光的红外线光波型。
分类
光电开关主要分为以下五种类型：
漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当被测物体经过时，物体将光电开关发射的足够量的光线反射到接受器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式光电开关是首选的检测模式。
镜反射式光电开关：
它也是集发射器和接收器于一体的传感器，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关：它包含了结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。
槽式光电开关：
它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光线时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体，使用安全可靠。光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。
关键术语解释
检测距离：指检测物体按照一定方式移动，与开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面得空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称制。
回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。
响应频率：在规定的1s的时间间格内，允许光电开关动作循环的次数。
输出状态：分为常开和常闭，当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输入晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。常闭型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输入晶体管的导通而工作，当检测到物体时，晶体管截止，负载失电不工作。常用的为常开型。
检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，分为漫反射式、镜反射式、对射式等。
输出形式：分为NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等常用的输出形式。
表面反射率：漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能反射回漫反射式开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将决定接收器接收到光线的强度、粗糙的表面反射回的光线强度必将小于光滑表面反射回的强度，而且被检测物体的表面必需垂直于光电开关的发射光线。白纸的反射率为90%，木板的反射率为70%。
环境特性：光电开关应用的环境也会影响其长期工作可靠性。当光电开关工作于最大检测距离状态时，由于光学透镜会被环境中的污物沾住，甚至会被一些强酸性的物质腐蚀，以至其使用参数和可靠性降低。较简单的解决办法就是根据光电开关的最大检测距离降额使用来确定最佳工作距离。
使用注意事项
红外线传感器属于谩反射型的产品，采用的标准检测物为平面的白色画纸。
红外线光电开关在环境照度高的情况下都能稳定工作,但原则上应回避将传感器光轴正对太阳光等强光源.
当使用感性负栽(如灯,电动机等)时,瞬态冲击电流较大,可能损坏或劣化交流二线的光电开关,在这种情况下,应将负载经过交流继电器来转换使用.
红外线光电开关的透镜可用擦镜纸擦拭,禁用稀释溶剂等化学品,以免永久损坏塑料镜.
针对现场实际要求,可对灵敏度进行选择,以适应在长期使用中延长光电开关维护周期.
应用场景
光电开关在工业自动化领域有着广泛的应用，主要包括：
- 利用物体对光的遮挡作用，检测物体的通过个数，或物体是否存在；
- 利用物体对光的直线传播性，检测是否等高排列等；
- 将光电开关拥在流水线上，来检测产品的个数；
- 用于材料的定位剪切控制；
- 控制液面的上下限等。
除上面介绍的外，光电开关还在许多方面得到了应用，例如行程控制、直径控制、转速检测等方面。