《光电传感器》PPT课件.ppt

光电传感器,光电效应,一光电效应,光电效应就是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的电效应现象。那么，产生光电效应的这种物质就叫光电材料。根据光电效应现象的不同特征，可将光电效应分为三类:(1)外光电效应：在光线照射下，使电子从物体表面逸出的现象。如光电管、光电倍增管等。(2)内光电效应：在光线照射下，使物体的电阻率发生改变的现象。如光敏电阻等。(3)光生伏特效应：在光线照射下，使物体产生一定方向的电动势的现象。如光敏二极管、光敏三极管、光电池等。,光敏电阻,光照射在光敏电阻上，导电性能增加，电阻值下降。,(a)结构(b)工作原理光敏二极管的工作原理和结构,光敏二极管是基于半导体光生伏特效应的原理制成的光电器件。光敏二极管工作时外加反向工作电压，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，此时光敏二极管处于截止状态。当有光照射时，在PN结附近产生光生电子和空穴对，从而形成由N区指向P区的光电流，此时光敏二极管处于导通状态。,光敏二极管工作原理与结构,光敏三极管工作原理与结构,光敏三极管有NPN和PNP型两种，光敏三极管的工作原理和结构如图所示。当光照射在基极-集电结上时，就会在集电结附近产生光生电子-空穴对，从而形成基极光电流。集电极电流是基极光电流的倍。这一过程与普通三极管放大基极电流的作用很相似，所以光敏三极管放大了基极光电流，它的灵敏度比光敏二极管高出许多。,(a)结构(b)工作原理 光敏三极管的工作原理和结构,光耦合器用于隔离用途以提高传感器的抗干扰能力时，与 必须是不同电源，光耦合器两边的参考“地”不能连在一起，见图4-116a、c，否则起不了提高抗干扰能力的作用。,图4-116 工作原理与输入输出特性a）工作原理 b）输入输出特性 c）同相输出,光耦合器,光电信号的检测方法,1.透射式 2.反射式3.辐射式 4.遮挡式 5.开关式(数字式，多用于光电计数和光电式转速测量),图4-117 光电信号的检测方法a）透射法 b）反射法 c）辐射法 d）遮挡法,数字式转速测量传感器,两种常用的数字式测速传感器原理及其调理电路反射式光电开关传感器 脉冲盘式编码器（增量编码器）,反射式光电开关传感器,工作原理,反射式光电开关传感器输出示意图,在红外发光二极管A、K两端加固定电压E，并串入限流电阻Ra，使红外二极管发光，发光经反射面（一般为铝箔）反射到硅光敏三极管使得Uo输出为低电平。当反射面被涂成黑色而无反射时，Uo输出为高电平。,应用举例：简易电机转速测量,转速测量原理图,在电机轴盘上贴一片铝箔纸作为反射面，并将反射式光电开关传感器对准轴盘。对于传感器A，其发光二极管发出恒定光，由于电机旋转时经过铝箔纸反射面时有反射光，使得该传感器的输出U0为低电平，而经过其余部分时无反射光，使得输出U0为高电平。电机高速转动时，输出U0则为一系列脉冲。通过系统的计数器定时收集便可获得与转速成正比的输出。,双传感器转速测量原理图,RS触发器消除电机抖动引起的测速误差,触发器真值表,安装时传感器A和B应保持与轴心等距离且弧度距大于铝箔反射面宽度，这样可保证两传感器的输出不同时为0。,脉冲盘式编码器（增量编码器）,结构原理：在圆盘上等角距地开有能透光的两圈缝隙，内缝隙A和外缝隙B相错半条缝，最外圈开有一个透光狭缝表示码盘零位。在码盘的一侧装有发光二极管，另一侧装有光敏三极管，码盘通过转动轴连接，这样当轴转动时，接受端可获得A、B两路脉冲信号。,脉冲盘式编码器原理图,编码及辨向原理,辨向原理,外缝隙B接至D触发器的D端，内缝隙A接到触发器的CP端。当B超前于A时，触发器Q输出为1，表示正转，而A超前于B，触发器输出Q为0，表示反转。A、B两路信号相与后，经适当的延时送入计数器。触发器的输出Q，可用来控制可逆计数器，即正转时做加法计数，反转时做减法计数。,