1、 湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 1 En 毕业设计（论文）光电接近开关专业（系） 电气工程系 班 级 工业控制 121 学生姓名 杨凯 指导老师 王志伟 完成日期 湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 2 湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 3 湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 4 二、光电开关的简介1、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的
2、强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图 1所示。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。图2 是德国 SICK 公司的部分光电开关外型图。湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 5 2、光电开关的分类及术语解释(1)、分类漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，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，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，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
3、光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关：它包含了在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*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 型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 6 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*。光纤式光电开关：它采用塑
4、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。它们的工作光线示意图如图 3 所示。(2)术语解释常见的术语示意图如图 4 所示。检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置(光电开关的感应表面)到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。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 的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。输出状态：分常开和常闭。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出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。湖南铁道
5、职业技术学院学生毕业设计 （论文） 7 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，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。输出形式：分 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/常闭多功能等几种常用的输出形式。指向角：见光电开关的指向角示意图,即如图 4 的下部三个小图所示。 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受器接收到光线的强度。粗糙的表面反射回的光线强度必将
6、小于光滑表面反射回的强度,而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。常用材料的反射率如表 1 所示。表 1 常用材料的反射率 环境特性：光电开关应用的环境亦会影响其长期工作可*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粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀，以至其使用参数和可*性降低。较简便的解决方法就是根据光电开关的最大检测距离(Sn)降额使用来确定最佳工作距离。湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 8 (3)使用注意事项红外线传感器属漫反射型的产品，所采用的标准检测体为平面的白色画纸。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
7、器光轴正对太阳光等强光源。对射式光电开关最小可检测宽度为该种光电开关透镜宽度的 80%。当使用感性负载(如灯、电动机等)时，其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线的光电开关，在这种情况下，请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。针对用户的现场实际要求，在一些较为恶劣的条件下，如灰尘较多的场合，所生产的光电开关在灵敏度的选择上增加了 50%，以适应在长期使用中延长光电开关维护周期的要求。产品均为 SMD 工艺生产制造，并经严格的测试合格后才出厂，在一般情况下使用均不会出现损坏。为了避免意外性发生，请用户在接通电源前检查接
8、线是否正确，核定电压是否为额定值。湖南铁道 职业技术学院学生毕业设计 （论文） 9 光电开关的原理图3.光电开关的工作原理电子技术是光波段的电子技术，它是继微电子技术之后,近十年来迅猛发展的新技术,集中了固体物理、波导光学、材料科学和半导体科学技术的成就,成为电子技术和光子技术的自然扩展,具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对经济、科技、国防等有重要的意义。而作为倒置开关是存储测试系统的关键部件，它的可靠性决定了存储测试系统的可靠性，直接关系整个实验的成败。本文针对存湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 10 储测试技术对测试系统低功耗的要求，研究了一种光电倒置开关，并设计一套完整的可靠性检测
9、系统，有效分析了光电倒置开关的可靠性。传感器家族中的重要成员，光电开关一直都以其卓越的性能而备受青睐。随着技术的发展，新一代的光电开关产品更是具有延时、展宽、外同步、抗干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能，备受更多用户的青睐，广泛应用于多个行业中。同时，光电开关也朝着体积更小、功能更多、检测精度更高、响应时间更短的方向迈进；同时，光电开关的抗光、电、磁的干扰能力也更强。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的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管 GL 辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管 DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或 RC 积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。
