光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)方法

光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)方法
  一、光電開(kāi)關(guān)的分類：
1.按檢測(cè)方法的分類
　　(1)光量法
　　目前大多數(shù)光電開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的均為光量方式，既光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來(lái)檢測(cè)對(duì)象的有無(wú)。
　　(2)三角測(cè)距法
　　光量方式容易受到物體表面的光潔度、粗糙度、顏色所影響，因此在一些要求比較高的場(chǎng)合就需要采用距離法檢測(cè)。
　　(3)激光測(cè)量法
　　由激光器對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，然后接受目標(biāo)反射回來(lái)的光信號(hào)，通過(guò)測(cè)量光信號(hào)往返經(jīng)過(guò)的時(shí)間， 計(jì)算出目標(biāo)的距離。
　　2.按光源種類的分類
　　光源目前采用的大多是發(fā)光二極管(LED)，根據(jù)不同使用目的的區(qū)別使用。
　　(1)白熾燈式(可見(jiàn)光)
　　用于需要白光的標(biāo)志檢測(cè)器，由于壽命與抗震性能，現(xiàn)在使用比較少。
　　(2)發(fā)光二極管(LED)式(可見(jiàn)光、近紅外光)
　　具有調(diào)制容易、壽命長(zhǎng)、小型、功耗小、抗震等優(yōu)點(diǎn)是光電開(kāi)關(guān)理想的光源，可用于各種用途。
　　(3)熒光式(可見(jiàn)光)
　　主要用于需要長(zhǎng)度的光電系統(tǒng)(圖像傳感器等)
　　(4)紫外光式(不可見(jiàn)光)
　　通過(guò)照射紫外線用于檢測(cè)發(fā)生可見(jiàn)光的物體(熒光整理疵點(diǎn)、食品中的異物等)。
　　(5)氣體激光式(可見(jiàn)光)
　　光束比較強(qiáng)，用于探傷系統(tǒng)、條形碼系統(tǒng)、及強(qiáng)光衰減大的場(chǎng)合，如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合。
　　(6)半導(dǎo)體激光式(紅光、近紅外光)
　　具有較強(qiáng)的透射率和容易調(diào)制的特性，用于如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合鋼鐵行業(yè)與安防。
　　3.按光源調(diào)制種類的分類
　　(1)直流光式
　　使發(fā)射器的光線為不變的直流光，包括白熾燈和用直流驅(qū)動(dòng)的發(fā)光二極管。這種方式有線路簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，但是抗光干擾比較弱，目前僅在較短的距離檢測(cè)中使用。
　　(2)調(diào)制式
　?、?、脈沖調(diào)制式
　　使發(fā)射器發(fā)的出光線為具有一定頻率的脈沖波，一般稱為調(diào)制光，采用這種方式除了可以獲得峰值很高的光脈沖功率外，還可以對(duì)接收器輸出采用具有頻率選擇的交流放大器進(jìn)行放大，從而減少周圍光線和電氣噪聲的影響，這是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣的一種方式。
　　②機(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式
　　對(duì)光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤孔旋轉(zhuǎn)后，提取脈沖信號(hào)，如用于區(qū)域檢測(cè)和熱金屬輻射的掃描檢測(cè)等。
　　③、掃描式
　　將多個(gè)發(fā)射器與接收器組合，通過(guò)同步信號(hào)逐一掃描，防止相互干擾。如用于光幕傳感器。
　　4.按供電種類的分類
　　(1)直流式
　　采用直流電壓供電的形式，一般大多采用12-24V(10-30V)的直流電壓的供電。
　　(2)交流式
　　采用交流電壓供電，電壓范圍為90-240V交流電，滿足110VAC與220VAC場(chǎng)合的供電
　　(3)直流交流混合式
　　直流電壓與交流電壓都可以直接接入同一個(gè)供電回路的形式，直流電壓范圍12-240V，交流電壓范圍24-240V，此形式適應(yīng)性比較靈活，不需要考慮配電的問(wèn)題。
　　5.按輸出種類的分類
　　(1)三極管NPN輸出
　　(2)三極管PNP輸出
　　(3)三極管NPN與PNP混合輸出
　　(4)固態(tài)隔離無(wú)觸點(diǎn)輸出
　　(5)繼電器觸點(diǎn)輸出
　　(6)可控硅輸出
　　(7)模擬電壓
　　(8)模擬電流
　　(9)數(shù)據(jù)信號(hào)
　　6.按結(jié)構(gòu)種類的分類
　　(1)內(nèi)藏放大器式
　　即把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路裝配在一個(gè)殼體里，接通直流電源就可以獲取ON-OFF開(kāi)關(guān)輸出，不需要專用放大器，抗噪音能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，電纜線可延長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是主流的一種光電開(kāi)關(guān)。
　　(2)放大器分離式
　　這是種早期采用比較多的方式，發(fā)光、感光元件裝在探頭內(nèi)，用屏蔽線與專用放大器(光電開(kāi)關(guān)主體)連接。主要是探頭可以安裝在比較狹小的空間對(duì)比較小的物體進(jìn)行檢測(cè)，但是有抗噪聲能力的問(wèn)題。隨著技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)藏放大器式的光電開(kāi)關(guān)的體積越來(lái)越小;這種形式采用相對(duì)較少，尤其是光纖傳感器的發(fā)展。
　　(3)光纖式
　　這種光電開(kāi)關(guān)是放大器分離式與內(nèi)藏放大器式結(jié)合的產(chǎn)品，通過(guò)光纖才傳輸光信號(hào)，光電開(kāi)關(guān)主體上套上光纖線，另一頭光纖探頭可以對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)光纖探頭比較小，可以檢測(cè)比較微小的物體，光纖線傳輸?shù)闹皇枪庑盘?hào)，所以不用考慮放大器分離式那樣需要考慮抗噪聲能力的問(wèn)題。
　　(4)自控式
　　這種光電開(kāi)關(guān)是具有一定功能性的。把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、電源、繼電器等都裝配在一起，接上交流或直流電源就可以工作。同時(shí)還具有其他一些功能如動(dòng)作信號(hào)的延時(shí)、光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)靈敏度調(diào)節(jié)等。
　　二、光電開(kāi)關(guān)特點(diǎn)：
　　1、檢測(cè)距離長(zhǎng)：與電感式接近開(kāi)關(guān)相比，可以獲得很長(zhǎng)的檢測(cè)距離，例如：對(duì)射型開(kāi)關(guān)檢測(cè)距離可達(dá)數(shù)十米，反射已從幾厘米到幾米，由于是非接觸檢測(cè)，所以不損傷被測(cè)物，也不受其影響。
　　2、檢測(cè)對(duì)象廣泛：因?yàn)槭歉鶕?jù)檢測(cè)對(duì)象的反射和透光檢測(cè)，所以不管是金屬、即使是玻璃、橡膠、木材、液體、氣體等幾乎都可以檢測(cè)。
　　3、響應(yīng)速度快：檢測(cè)介質(zhì)本身是高速的，因?yàn)閹缀醪话瑱C(jī)械動(dòng)作，因而可以獲得非常高的檢測(cè)速度。
　　4、分辨能力高：因?yàn)楣馐侵本€傳播，且波長(zhǎng)短，因而分辨率高，適用于微小物體和高精度位置檢測(cè)。
　　5、容易取得規(guī)則的檢測(cè)區(qū)：采用了透鏡等光學(xué)系統(tǒng)，可以比較容易的聚光、擴(kuò)散和折射，對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)對(duì)象和不同的使用環(huán)境，可以適當(dāng)?shù)倪x取具有某種檢測(cè)區(qū)域的產(chǎn)品。
　　6、不受磁場(chǎng)和振動(dòng)的影響：檢測(cè)開(kāi)關(guān)一般較多地安裝在具有較強(qiáng)磁場(chǎng)和振動(dòng)的場(chǎng)所，從本質(zhì)上說(shuō)，光電開(kāi)關(guān)受其影響很少，因而能夠可靠的動(dòng)作。
　　7、利用光的特性檢測(cè)：可以做色標(biāo)、形狀特征的選擇檢測(cè)。
　　8、壽命長(zhǎng)：由于是非接觸檢測(cè)，所以壽命長(zhǎng)，特別是用發(fā)光二極管做為光源，控制輸出采用無(wú)接點(diǎn)方式，壽命就更長(zhǎng)。
　　但，光電開(kāi)關(guān)也有下述一些缺點(diǎn)：
　　9、透鏡容易受到粉塵和油污的污染，透鏡一旦弄臟，不僅使光束散亂，又擋住了一部分光，因而在惡劣環(huán)境下，必須采取切實(shí)可行的保護(hù)措施。
　　10、周圍光線強(qiáng)弱對(duì)開(kāi)關(guān)的影響，對(duì)于通常的照明光，目前光電開(kāi)關(guān)幾乎不受影響，但是如果背景光太強(qiáng)以致超過(guò)數(shù)萬(wàn)勒克斯，就會(huì)引起開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作而造成損失。
　　11、成本比其它檢測(cè)開(kāi)關(guān)要高一些。
　　三、光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用方法
　　1：輸入電源電壓的波動(dòng)
　　對(duì)直流輸入方式，也要注意其波動(dòng)值，通?？梢栽试S±10%。
　　2：配線
　　正確地進(jìn)行配線自然不用說(shuō)，在有規(guī)定的情況下，使用電纜應(yīng)在規(guī)定的長(zhǎng)度以內(nèi)，在配線上大多出防噪聲方面考慮，但為安全起見(jiàn)，還應(yīng)當(dāng)注意與動(dòng)力線隔離，高壓線、動(dòng)力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會(huì)由于感應(yīng)而造成(有時(shí))光電開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。
　　3：響應(yīng)時(shí)間
　　根據(jù)被測(cè)物體的大小與移動(dòng)速度來(lái)選擇在響應(yīng)速度上有余力的光電開(kāi)關(guān)，另外，關(guān)于對(duì)射式，由于光束的粗細(xì)對(duì)檢測(cè)有影響，因此要預(yù)先計(jì)算好對(duì)整個(gè)光束遮光的時(shí)間。
　　4：靈敏度
　　關(guān)于設(shè)定距離，在環(huán)境惡劣的情況下，使用對(duì)射式時(shí)，必須留出4倍以上的余地，使用反射式時(shí)也必須留出倍以上的余地。
　　5：保護(hù)措施
　　通常，對(duì)于直流供電的光電開(kāi)關(guān)里都設(shè)有逆極性，交流無(wú)須要極性保護(hù)。
　　直流供電的光電開(kāi)關(guān)晶體管輸出的均有過(guò)流、短路保護(hù)。保護(hù)方式有節(jié)拍式或自鎖式，各有特點(diǎn)，節(jié)拍式在輸出最大電流臨界點(diǎn)產(chǎn)生節(jié)拍保護(hù)，使用時(shí)候負(fù)載電流需要控制在光電開(kāi)關(guān)額定輸出電流內(nèi)。自鎖式過(guò)載、短路后，保護(hù)電路啟動(dòng)后，無(wú)輸出，需要斷電重新加電后才恢復(fù)正常。
　　無(wú)接點(diǎn)輸出極的保護(hù)，通常采用續(xù)流保護(hù)晶體管的集電極。如果有大功率的感性負(fù)載最好還是外部設(shè)置電涌吸收電路給予保護(hù)。
　　6：抗振與沖擊
　　若振動(dòng)為0-2000次/分，復(fù)振寬度為2mm左右時(shí)，對(duì)一般光電開(kāi)關(guān)沒(méi)什么影響，但是對(duì)采用白熾燈做光源需要采用不受振動(dòng)的裝備結(jié)構(gòu)。
　　7：干擾光
　　由于光電開(kāi)關(guān)的光源與調(diào)制的問(wèn)題，因此抗干擾光的能力也是不同的;通常紅外光電開(kāi)關(guān)抗環(huán)境光白熾燈光3,000Lux,太陽(yáng)光10,000Lux。若強(qiáng)烈太陽(yáng)光直接照射的，由于太陽(yáng)光含有紅外波段的光線，如果采用光學(xué)濾色鏡提高抗光干擾能力是不夠的。teopto光電產(chǎn)品中有具備100,000Lux專門用于強(qiáng)烈環(huán)境光的產(chǎn)品。那直流光式，需要盡量避開(kāi)環(huán)境光的直接照射，由于環(huán)境光的干擾，還需要對(duì)靈敏度細(xì)調(diào)后滿足實(shí)際使用的需要。在不能改變光電開(kāi)關(guān)(接收器)光軸與強(qiáng)光源的角度時(shí)，可在光電開(kāi)關(guān)上方四周加裝遮光板或套上遮光長(zhǎng)筒。
　　8：防止相互干擾
　　對(duì)射式防止相互干擾最有效的辦法是發(fā)射器和接收器交叉設(shè)置，超過(guò)2組時(shí)還拉開(kāi)組距。當(dāng)然，也可選擇使用不同頻率的機(jī)種。反射式需要隔開(kāi)一定的間距,根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)的指向角與檢測(cè)距離來(lái)確定相鄰的間距。
　　9：鏡面角度影響
　　當(dāng)被測(cè)物體有光澤或遇到光滑金屬面時(shí)，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時(shí)應(yīng)將發(fā)射器與檢測(cè)物體安裝成10～20°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測(cè)物體，從而防止誤動(dòng)作。
　　10：排除背景物影響
　　使用反射式擴(kuò)散型發(fā)射器、接收器時(shí)，有時(shí)由于檢出物離背景物較近，光電開(kāi)關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會(huì)使光電開(kāi)關(guān)不能穩(wěn)定檢測(cè)。
　　因此可以改用距離限定型發(fā)射器、接收器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無(wú)光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。
　　11：自診斷功能使用
　　在安裝或使用時(shí)，有時(shí)可能會(huì)由于臺(tái)面或背景影響以及使用振動(dòng)等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問(wèn)題。這些問(wèn)題有可能會(huì)使光電開(kāi)關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時(shí)可以利用光電開(kāi)關(guān)的自診斷功能而使其通過(guò)STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
　　12：消除臺(tái)面影響
　　發(fā)射器與接收器在貼近臺(tái)面安裝時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)臺(tái)面反射的部分光束照到接收器而造成工作不穩(wěn)定。對(duì)此可使發(fā)射器與接收器離開(kāi)臺(tái)面一定距離并加裝遮光板。
　　13：鏡面的維護(hù)
　　定期清理鏡面或者反光板表面的灰塵，使光電開(kāi)關(guān)的光量不受損耗，保證光電開(kāi)關(guān)正常工作，擦拭鏡頭嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡與反光板。
　　14：溫度特性
　　一般工作的環(huán)境溫度在-20℃~55℃(未結(jié)冰)，在環(huán)境復(fù)雜的條件下檢測(cè)時(shí)需要注意，比如溫度比較高的環(huán)境下需要采取冷卻。冷卻方式有多種，風(fēng)冷卻、水冷切、電致冷等;溫度比較低的環(huán)境超過(guò)產(chǎn)品額定值的，需要加熱防止檢測(cè)鏡面凍霜、結(jié)冰;這些條件的使用時(shí)，若需要技術(shù)支持請(qǐng)與teopto的應(yīng)用工程師進(jìn)行技術(shù)的咨詢，選擇合適的產(chǎn)品應(yīng)用在項(xiàng)目上。
　　15：光軸校準(zhǔn)
　　為了便于校準(zhǔn)光軸，有效防止偏移，只要做到一下幾點(diǎn)就能滿足要求：
　?、僭O(shè)定檢測(cè)距離(靈敏度)時(shí)要大幅度留有余地。
　?、诎l(fā)射器與接收器的光學(xué)系統(tǒng)能擴(kuò)展。
　?、垩b配上井然有序，堅(jiān)固耐用。
　?、軐?duì)于采用微逢、遮光板的窄光軸形式的或光學(xué)上調(diào)整平行光線的以及設(shè)定距離沒(méi)有余地的，要細(xì)致調(diào)整，完成校準(zhǔn)后在機(jī)械上牢固地加以固定。
　　16：檢測(cè)的S/N比的問(wèn)題
　　S/N比，就是信號(hào)(signal)和噪聲(noise)的比，這個(gè)問(wèn)題比較容易被忽略，光電開(kāi)關(guān)主要的利用光的入射與遮光差進(jìn)行ON-OFF轉(zhuǎn)換的，因此在光的入射時(shí)盡可能選擇入射光量較多的角度與位置;在遮光時(shí)，需要入射光的光量趨近于零，以進(jìn)行穩(wěn)定的檢測(cè)。
　　17：其他問(wèn)題
　　下列場(chǎng)所，一般有可能造成光電開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避開(kāi)：
　　①灰塵較多的場(chǎng)所;
　?、诟g性氣體較多的場(chǎng)所;
　　③水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所;
　?、軕敉饣蛱?yáng)光等有強(qiáng)光直射而無(wú)遮光措施的場(chǎng)所。
　　⑤環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所;
　?、拚駝?dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。
　　以上是大體的應(yīng)用方法，具體細(xì)節(jié)如檢測(cè)體的材料表面的粗糙度、色澤、透明度等等