了解一下光电传感器

光电传感器顾名思义是一种将光信号转换为电信号的器件。通常会包括这三部分:发射器、接收器及检测电路。光电传感器的发射器将光(可以是可见光、红外线、激光等光线)发射出去,再通过接收器检测由被测物体阻挡或反射的光量变化,最后经由检测电路放大输出信号。

简单而言就是光电传感器是通过把光线强度变化转换成电信号变化来实现输出信号实现控制。

光电传感器的类型很多,市面上常用的光电传感器主要是可见光、红外线或激光。发射器的光源一般是发光二极管、红外发射二极管、激光二极管。发射器对准目标发射光束,光束可以不间断地发射,也可以是发射脉冲。发射器还可以包括发射板、透镜、光导纤维等。光束可以直射进入接收器,也可以是反射进入接收器。接收器的接收元件一般有光电池、红外接收二极管、光电二/三极管等。接收元件加上放大、检测及输出电路组成接收器。

常见的成品光电传感器,从输出形式上分PNP集电极开路和NPN集电极开路,可以参看另一篇文章《了解一下接近传感器》,二者在输出形式上是一样的。

光电传感器的主要结构类型:(图片来源于网络,如有侵权请告知更改)

透过型

发射器和接收器处于被测物体二端,可以是分离分装,也有一体的,如小型的凹槽型光电传感器。物体进入发射器和接收器之间时,光线会被遮挡,此时检测电路输出。

反射型

发射器和接收器在一体。光线经物体反射回接收器时,检测电路输出。

回归反射型

和反射型不一样的是需要额外的反光板,被测物体处于传感器和反光板之间时,光线被遮挡,此时检测电路输出。

下面是一种NPN型红外传感器的说明图及实际接线测试视频

了解一下感应接近传感器(接近开关)

在工业控制、电子制作、数控DIY等场合中,经常会用到感应接近传感器,也俗称接近开关,是一种用于检测物体输出开关量的传感器。常见的分类有电感式、电容式以及霍尔式。本文主要是来了解一下电感式接近传感器,它通常用于代替限位开或微动开关等机械式开关用于检测金属物件的有无。

 

电感式接近传感器是以检测”涡电流”的方式来检测是物件接近的情况。所能检测的物件通常可为磁性金属和非磁性金属,磁性金属像铁、SUS440,非磁性金属像SUS304(介于磁性和非磁性之间)、铝、黄铜、铜等等。不同的型号对这些金属的灵敏度不一样,所能检测物件的距离也不一样,电感式一般是在0.8-30mm,选用时要看具体的型号参数进行选择。

 

 

接近传感器在工作时,内部检测线圈会产生高频磁场,当金属物体靠近线圈产生的磁场时,金属物体会出现感应电流,也就是涡流。当金属物体产生涡流时,会反作用于检测线圈,使得线圈的阻抗发生变化,电路停止振荡,电路输出开关信号,控制传感器输出电路的通或断。

上图是接近传感器的典型应用电路图。

从电源输入方式上分,有直流或交流2种,通常三线或多线的都是使用直流DC电源,二线式的会有直流或交流之分。二线式的除了能简化配线外,相对来说也消耗更低的电流。

从输出形式上分PNP集电极开路和NPN集电极开路。 如果你不懂电子学,可以这样去理解它们的区别。

NPN的传感器负载一端必须要先接到电源正极,当传感器内部NPN管导通时,可以看成电流流过负载,然后经过NPN管,再流到电源负极,形成回路。

PNP型的传感器的负载是连接于输出端和电源负极之间,当传感器内部PNP 管导通时,可以看成电流流过NPN管,然后经过负载,再流到电源负极,形成回路。

至于要在控制电路中选用那一种输出形式的接近传感器,则需要看控制器的要求,并不是所有电路都能同时支持这两种输出形式。

从动作模式(检测物体靠近时)分,可以分成NO(常开)和NC(常闭)。NO(常开)是指检测过程中,传感器输出端内部一直都是处于开路状态,只有当检测到物体时,传感器输出端内部才会导通。NC(常闭)是指检测过程中,传感器输出端内部一直都是处于导通状态,只有当检测到物体时,传感器输出端内部才会断开。

选择接近传感器可以从电源电压、开关容量(负载电流)、输出形式、动作模式、消耗电流、是否有指示灯等多个参数去考虑。

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下面视频是一种NPN型NC模式的接近传感器的演示 

视频中接近传感器接入DC12V,并连接一个LED指示灯条,可以看到在没有检测到金属物体时,输出端一直是处于常闭导通状态,LED指示灯条点亮。当有金属接近时,输出端断开,LED指示灯条熄灭。因为是NPN型,所以在导通时检测到的电压是管压降约为0.8V,而断开后检测到是被内部电路上拉到的电源电压。