帶你深度了解光電傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景
感器由于反應(yīng)速度快,能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，而且精度高、分辨率高、可靠性好，加之光電傳感器具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用*的傳感器之一，廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、智能家居、智能交通、安防、LED照明、玩具、檢測(cè)與工業(yè)自動(dòng)化控制等多種領(lǐng)域。
光電傳感器的煙塵濁度監(jiān)測(cè)
防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。
煙霧報(bào)警器也是用光電傳感器作為核心部件，可以用來(lái)測(cè)量煙的濃度，它由紅外發(fā)光二極管及光電三極管組成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在無(wú)煙狀態(tài)時(shí)，光電三極管接收不到紅外線；當(dāng)煙霧進(jìn)入到感應(yīng)室后，煙霧粒子會(huì)將部分光束散射到光電三極管上，當(dāng)煙霧的濃度逐漸加大時(shí)，就會(huì)有更多的光束被散射到感應(yīng)器上，當(dāng)?shù)竭_(dá)傳感器的光束達(dá)到一定的程度，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
條形碼掃描筆中的光電傳感器
當(dāng)掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗，處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)遇到白色間隔時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導(dǎo)通。整個(gè)條形碼被掃描過(guò)之后，光敏三極管將條形碼變形一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、整形后便形成脈沖列，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，完成對(duì)條形碼信息的識(shí)別。
光電傳感器在點(diǎn)鈔機(jī)中計(jì)數(shù)作用
點(diǎn)鈔機(jī)中的組成之一就是光電傳感器。點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)器采用非接觸式紅外光電檢測(cè)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)器采用兩組紅外光電傳感器。每一個(gè)傳感器由一個(gè)紅外發(fā)光二極管和一個(gè)接收紅外光的光敏三極管組成，兩者之間留有適當(dāng)距離。
當(dāng)無(wú)錢通過(guò)時(shí)，接收管受光照而導(dǎo)通，輸出為0。當(dāng)有通過(guò)瞬間，擋住紅外光，接收管光通量不足，金額輸出為1。通過(guò)后，接收管又接收到紅外光導(dǎo)通。這樣就在該部分電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)后續(xù)電路整形放大后輸入單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)，并相應(yīng)完成計(jì)數(shù)和顯示。點(diǎn)鈔機(jī)之所以采用兩組光電傳感器，是為了檢測(cè)錢的完整性，避免殘幣被計(jì)入。
通過(guò)光電傳感器來(lái)檢測(cè)錢的計(jì)數(shù)情況進(jìn)而實(shí)現(xiàn)金額數(shù)目的累計(jì)，最后用液晶及外部顯示部分直觀地將數(shù)字顯示給用戶，并且在出現(xiàn)異常時(shí)可自動(dòng)向用戶報(bào)警。
光電傳感器應(yīng)用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)
隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，可以利用光電傳感器來(lái)研制自動(dòng)抄表系統(tǒng)。電能表的鋁盤受電渦流和磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。采用光電傳感器則可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)。如：在旋轉(zhuǎn)的光亮的鋁盤上局部涂黑，再配以反射式光電發(fā)射接收對(duì)管，則當(dāng)鋁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，在局部涂黑處便產(chǎn)生脈沖，并可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)采樣轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，并經(jīng)光電耦合隔離電路，送至CPU的T0端口進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。采用光電耦合隔離器可有效地防止干擾信號(hào)進(jìn)入微機(jī)。再結(jié)合其它傳輸方式便可以形成自動(dòng)抄表系統(tǒng)。
光電傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用
光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，在輕工自動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。
光電式帶材跑偏檢測(cè)器
帶材跑偏檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)帶型材料在加工中偏離正確位置的大小及方向，從而為糾偏控制電路提供糾偏信號(hào)，主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產(chǎn)過(guò)程中。
光電式帶材跑偏檢測(cè)器原理如圖1所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)透鏡1會(huì)聚為平行光束，投向透鏡2，隨后被會(huì)聚到光敏電阻上。在平行光束到達(dá)透鏡2的途中，有部分光線受到被測(cè)帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。
帶材跑偏檢測(cè)器工作原理
為測(cè)量電路簡(jiǎn)圖。R1、R2是同型號(hào)的光敏電阻。R1作為測(cè)量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（中間位）時(shí)，由R1、R2、R3、R4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少，電橋失去平衡。差動(dòng)放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負(fù)值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時(shí)，U0為正值。輸出信號(hào)U0一方面由顯示器顯示出來(lái)，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號(hào)。
帶材跑偏檢測(cè)器測(cè)量電路
包裝充填物高度檢測(cè)
用容積法計(jì)量包裝的成品，除了對(duì)重量有一定誤差范圍要求外，一般還對(duì)充填高度有一定的要求，以保證商品的外觀質(zhì)量，不符合充填高度的成品將不許出廠。圖3所示為借助光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度的原理。當(dāng)充填高度h偏差太大時(shí)，光電接頭沒(méi)有電信號(hào)，即由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將包裝物品推出進(jìn)行處理。
利用光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度
光電色質(zhì)檢測(cè)
為包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理。若包裝物品規(guī)定底色為白色，因質(zhì)量不佳，有的出現(xiàn)泛黃，在產(chǎn)品包裝前先由光電檢測(cè)色質(zhì)，物品泛黃時(shí)就有比較電壓差輸出，接通電磁閥，由壓縮空氣將泛黃物品吹出。
彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制
為包裝機(jī)塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理。成卷的塑料薄膜上印有商標(biāo)和文字，并有定位色標(biāo)。包裝時(shí)要求商標(biāo)及文字定位準(zhǔn)確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標(biāo)的位置由光電系統(tǒng)檢測(cè)，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標(biāo)（不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透過(guò)薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，薄膜上的色標(biāo)到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，因投光器的光線被色標(biāo)擋住而發(fā)出到位的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準(zhǔn)確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。
薄膜位置控制系統(tǒng)示
當(dāng)薄膜上的色標(biāo)未到達(dá)光電管時(shí)，光電繼電器線圈無(wú)電流通過(guò)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)薄膜繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)色標(biāo)到達(dá)光電管位置時(shí)，光電繼電器線圈有電流，伺服電機(jī)立即停轉(zhuǎn)，因而薄膜就停在那一個(gè)位置。當(dāng)切斷動(dòng)作完成后，又使伺服電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
薄膜位置控制示意
其他方面的應(yīng)用
利用光電開關(guān)還可以進(jìn)行產(chǎn)品流水線上的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、對(duì)裝配件是否到位及裝配質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，例如灌裝時(shí)瓶蓋是否壓上、商標(biāo)是否漏貼，以及送料機(jī)構(gòu)是否斷料等。
此外，利用反射式光電傳感器可以檢測(cè)布料的有無(wú)和寬度。利用遮擋式光電傳感器檢測(cè)布料的下垂度，其結(jié)果可用于調(diào)整布料在傳送中的張力，利用安裝在框架上的反射式光電傳感器可以發(fā)現(xiàn)漏裝產(chǎn)品的空箱，并利用油缸將空箱推出。
光電傳感器應(yīng)用于激光
由于光電傳感器對(duì)紅外輻射或可見光都特別靈敏，因而就更加容易成為激光攻擊的目標(biāo)。此外，電子系統(tǒng)及傳感器本身還極易受到激光產(chǎn)生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾而無(wú)法正常工作。戰(zhàn)場(chǎng)上的激光攻擊光電傳感器的方式主要有以下幾種：用適當(dāng)能量的激光束將傳感器"致盲",使其無(wú)法探測(cè)或繼續(xù)跟蹤已經(jīng)探測(cè)到的目標(biāo)?；蛘?，如果傳感器正在導(dǎo)引飛向目標(biāo)，則致盲將使其失去目標(biāo)。綜上所述，由于傳感器在戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮的作用越來(lái)越重要，同時(shí)又很容易遭受激光攻擊，它們已成為低能激光的目標(biāo)。
光電傳感器在汽車上的應(yīng)用：車載娛樂(lè)/導(dǎo)航/DVD系統(tǒng)背光控制，以便在所有的環(huán)境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度；后座娛樂(lè)用顯示器背光控制；儀表組背光控制（速度計(jì)/轉(zhuǎn)速計(jì)）；自動(dòng)后視鏡亮度控制（通常要求兩個(gè)傳感器，一個(gè)是前向的，一個(gè)是后向的）；自動(dòng)前大燈和雨水感應(yīng)控制（專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化）；后視相機(jī)控制（專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化）。
在提供更舒適的顯示質(zhì)量方面已經(jīng)成為*的解決方案之一，它具有與人眼相似的特性，這對(duì)于汽車應(yīng)用而言至關(guān)重要，因?yàn)檫@些應(yīng)用要求在所有環(huán)境光條件下都能達(dá)到*的背光效果。
例如，在白天，用戶需要最大的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的可見度，但是這種亮度在對(duì)于夜間條件而言則是過(guò)亮的，因此帶有良好光譜響應(yīng)（良好的IR衰減）的光傳感器、適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)范圍和整體的良好輸出信號(hào)調(diào)節(jié)可以很容易地自動(dòng)完成這些應(yīng)用。終端用戶可以設(shè)置幾個(gè)閾值水平（如低、中、亮光），或能夠隨意地動(dòng)態(tài)地改變傳感器的背光亮度。
這也適用于汽車后視鏡亮度控制，當(dāng)鏡子變暗和/或變亮?xí)r需要智能的亮度管理，可以通過(guò)環(huán)境光傳感器來(lái)完成。
光電傳感器在消費(fèi)類電子產(chǎn)品上的應(yīng)用
半導(dǎo)體相似傳感器和封裝開發(fā)的新進(jìn)展使得終端用戶在光傳感器上具有了更廣泛的選擇。小封裝、低功耗、高集成和簡(jiǎn)單易用性是設(shè)計(jì)者更多地采用光傳感器的原因，更多地應(yīng)用于消費(fèi)類電子。
對(duì)于便攜式應(yīng)用，如果用戶不改變系統(tǒng)設(shè)置（通常是亮度控制），那么一個(gè)顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區(qū)域，用戶傾向于提高顯示器的亮度，這就會(huì)增加系統(tǒng)的功耗。而當(dāng)條件變化時(shí)，如進(jìn)入建筑物，大多數(shù)用戶都不會(huì)去改變?cè)O(shè)置，因此系統(tǒng)功耗仍然保持很高。但是，通過(guò)使用一個(gè)光傳感器，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)條件變化并調(diào)節(jié)設(shè)置，以保證顯示器處于最佳的亮度，進(jìn)而降低總功耗。
在一般的消費(fèi)類應(yīng)用中，這也能夠延長(zhǎng)電池壽命。對(duì)于筆計(jì)本電腦、PAD和數(shù)碼相機(jī)，通過(guò)采用環(huán)境光傳感器反饋，可以自動(dòng)進(jìn)行亮度控制，從而延長(zhǎng)了電池壽命。
光電傳感器利用光電的變量，還有極其廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)扶梯，自動(dòng)門，防盜警衛(wèi)、自動(dòng)照明、料位控制等等，未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，光電傳感器應(yīng)用將滲透到人類生活的方方面面。
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