PLC與接近、光電開(kāi)關(guān)的接線問(wèn)題.doc

PLC與接近、光電開(kāi)關(guān)的接線問(wèn)題一:引言PLC的數(shù)字量輸入接口并不復(fù)雜，我們都知道PLC為了提高抗干擾能力，輸入接口都采用光電耦合器來(lái)隔離輸入信號(hào)與內(nèi)部處理電路的傳輸。因此，輸入端的信號(hào)只是驅(qū)動(dòng)光電耦合器的內(nèi)部LED導(dǎo)通，被光電耦合器的光電管接收，即可使外部輸入信號(hào)可靠傳輸。目前PLC數(shù)字量輸入端口一般分單端共點(diǎn)與雙端輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（Com）的接口有光電耦合器正極共點(diǎn)與負(fù)極共點(diǎn)之分，日系PLC通常采用正極共點(diǎn)，歐系PLC習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；日系PLC供應(yīng)歐洲市場(chǎng)也按歐洲習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；為了能靈活使用又發(fā)展了單端共點(diǎn)（S/S）可選型，根據(jù)需要單端共點(diǎn)可以接負(fù)極也可以接正極。由于這些區(qū)別，用戶在選配外部傳感器時(shí)接法上需要一定的區(qū)分與了解才能正確使用傳感器與PLC為后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。二：輸入電路的形式1、輸入類型的分類PLC的數(shù)字量輸入端子，按電源分直流與交流，按輸入接口分類由單端共點(diǎn)輸入與雙端輸入，單端共點(diǎn)接電源正極為SINK（sink Current 拉電流），單端共點(diǎn)接電源負(fù)極為SRCE（source Current 灌電流）。2、術(shù)語(yǔ)的解釋SINK漏型SOURCE源型SINK漏型為電流從輸入端流出，那么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源正極，可接NPN型傳感器。SOURCE源型為電流從輸入端流進(jìn)，那么輸入端與電源正極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源負(fù)極，可接PNP型傳感器。國(guó)內(nèi)對(duì)這兩種方式的說(shuō)法有各種表達(dá)：1）、根據(jù)TI的定義，sink Current 為拉電流，source Current為 灌電流，2）、由按接口的單端共點(diǎn)的極性，共正極與共負(fù)極。這樣的表述比較容易分清楚。3）、SINK為NPN接法，SOURCE為PNP接法（按傳感器的輸出形式的表述）。4）、SINK為負(fù)邏輯接法，SOURCE為正邏輯接法（按傳感器的輸出形式的表述）。5）、SINK為傳感器的低電平有效，SOURCE為傳感器的高電平有效（按傳感器的輸出狀態(tài)的表述）。這種表述的筆者接觸的最多，也是最容易引起混淆的說(shuō)法。接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)三、四線輸出分NPN與PNP輸出，對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí)NPN的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為高電平（對(duì)內(nèi)部有上拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部NPN管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為低電平。對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí)PNP的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為低電平（對(duì)內(nèi)部有下拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部PNP管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為高電平。以上的情況只是針對(duì)，傳感器是屬于常開(kāi)的狀態(tài)下。目前可廠商生產(chǎn)的傳感器有常開(kāi)與常閉之分；常閉型NPN輸出為低電平，常閉型PNP輸出為高電平。因此用戶在選型上與供應(yīng)商配合上經(jīng)常產(chǎn)生偏差。另一種情況，用戶也遇到SINK接PNP型傳感器，SOURCE接NPN型傳感器，也能驅(qū)動(dòng)PLC接口，對(duì)于PLC輸入信號(hào)狀態(tài)則由PLC程序修改。原因是傳感器輸出有個(gè)上拉電阻與下拉電阻的緣故，對(duì)于集電極開(kāi)路的傳感器，這樣的接法是無(wú)效的；另外輸出的上拉電阻與下拉電阻阻值與PLC接口漏電流參數(shù)有很大關(guān)系。并非所有的傳感器與PLC都可以通用，對(duì)于此類問(wèn)題可以參考筆者的另一文接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)的輸出與負(fù)載接口問(wèn)題，在此不再贅述。SINK漏型、SOURCE源型在下文有詳細(xì)圖解描述。三、按電源配置類型3.1、直流輸入電路如圖1，直流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或直流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，當(dāng)外部輸入元件與電源正極導(dǎo)通，電流通過(guò)R1，光電耦合器內(nèi)部LED，VD1（接口指示）到COM端形成回路，光電耦合器內(nèi)部接收管接受外部元件導(dǎo)通的信號(hào)，傳輸?shù)絻?nèi)部處理；這種由直流電提供電源的接口方式，叫直流輸入電路；直流電可以由PLC內(nèi)部提供也可以外接直流電源提供給外部輸入信號(hào)的元件。R2在電路中的作用是旁路光電耦合器內(nèi)部LED的電流，保證光電耦合器LED不被兩線制接近開(kāi)關(guān)的靜態(tài)泄漏電流導(dǎo)通。3.2、交流輸入電路如圖2，交流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或交流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，它與直流接口的區(qū)分在光電耦合器前加一級(jí)降壓電路與橋整流電路。外部元件與交流電接通后，電流通過(guò)R1，C2經(jīng)過(guò)橋整流，變成降壓后的直流電，后續(xù)電路的原理與直流的一致。交流PLC主要適用相對(duì)環(huán)境惡劣，布線技改變動(dòng)不大等場(chǎng)合；如接近開(kāi)關(guān)就用交流兩線直接替代原來(lái)行程開(kāi)關(guān)。4：按端口類型4.1單端共點(diǎn)（Comcon）數(shù)字量輸入方式為了節(jié)省輸入端子，單端共點(diǎn)輸入的結(jié)構(gòu)是在PLC內(nèi)部將所有輸入電路（光電耦合器）的一端連接在一起接到標(biāo)示為COM的內(nèi)部公共端子（internal comcon terminal），各輸入電路的另一端才接到其對(duì)應(yīng)的輸入端子X(jué)0、X1、X2、.，com共點(diǎn)與N個(gè)單端輸入就可以做N個(gè)數(shù)字量的輸入(N+1個(gè)端子)，因此我們稱此結(jié)構(gòu)為"單端共點(diǎn)"輸入。 用戶在做外部數(shù)字量輸入組件的接線時(shí)也需要同樣的作法，需要將所有輸入組件的一端連接在一起，叫輸入組件的的外部共線（external comcon wire）；輸入組件的另一端才接到PLC的輸入端子X(jué)0、X1、X2、.。 如果COM為電源24V+（正極），外部共線就要接24V-（負(fù)極），此接法稱SINK（sink Current 拉電流）輸入方式；也稱之PLC接口共電源正極。 如果COM為電源24V-（負(fù)極），外部共線就要接24V+（正極），此接法稱SRCE（source Current 灌電流）輸入方式；也稱之PLC接口共電源負(fù)極。 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，可接NPN型傳感器，即X端口與負(fù)極相連。 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，可接PNP型傳感器。即X端口與整機(jī)極相連。為了適應(yīng)各地區(qū)的使用習(xí)慣,內(nèi)部公共端子有的廠家的PLC是采用S/S端子，此端子可以與電源的24V+（正極）或24V-（負(fù)極）相連，結(jié)合外部共線接線變化使PLC可以 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，可接NPN型傳感器和SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，可接PNP型傳感器。較采用COM端的PLC更靈活。S/S端子的發(fā)展是為了適用日系與歐系PLC混合使用工控場(chǎng)合,起到通用的作用,S/S端子也稱之 SINK/SRCE可切換型。（外部輸入組件可以為按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、舌簧開(kāi)關(guān)、霍爾開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、光幕傳感器、繼電器觸點(diǎn)、接觸器觸電等開(kāi)關(guān)量的元件。）4.1.1 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V+，外部共線24V-）。如圖3:4.1.2 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式 單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V-，外部共線24V+）。如圖4:4.1.3 SINK/SRCE可切換輸入方式S/S端子與COM端不同的是,COM是與內(nèi)部電源正極或負(fù)極固定相連，S/S端子是非固定相連的，根據(jù)需要才與內(nèi)部電源或外部電源的正極或者負(fù)極相連。 單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子S/S24V+，外部共線24V-）。 單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子S/S24V-，外部共線24V+）。 4.1.4：當(dāng)有源輸入元件(霍爾開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、光幕傳感器等)數(shù)量比較多，消耗功率比較大，PLC內(nèi)置電源不能滿足時(shí)，需要配置外置電源。根據(jù)需求可以配24VDC，一定功率的開(kāi)關(guān)電源。外置電源原則上不能與內(nèi)置電源并聯(lián)，根據(jù)COM與外部共線的特點(diǎn)， SINK（sink Current 拉電流）輸入方式時(shí)，外置電源與內(nèi)置電源正極相連接； SRCE（source Current 灌電流）輸入方式時(shí)，外置電源與內(nèi)置電源負(fù)極相連接。4.1.5：簡(jiǎn)單判斷SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，只需要Xn端與負(fù)極短路，如果接口指示燈亮就說(shuō)明是SINK輸入方式。共正極的光藕合器，可接NPN型的傳感器。 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，將Xn端與正極短路，如果接口指示燈亮就說(shuō)明是SRCE輸入方式。共負(fù)極的光藕合器，可接PNP型的傳感器。4.1.6：對(duì)于2線式的開(kāi)關(guān)量輸入，如果是無(wú)源觸點(diǎn)，SINK與SRCE按上圖的輸入元件接法，對(duì)于2線式的接近開(kāi)關(guān)，需要判斷接近開(kāi)關(guān)的極性，正確接入。我公司部分2線式的LJK系列接近開(kāi)關(guān)也有不分極性即可接入接口的，具體參考附帶產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。4.2、超高速雙端輸入電路主要用于硬件高速計(jì)數(shù)器（HHSC）的輸入使用，接口電壓為5VDC，在應(yīng)用上為確保高速及高噪音抗性通常采用雙線驅(qū)動(dòng)方式（Line-Drive）。如果工作頻率不高與噪音低也可以采用5VDC的單端SINK或者SRCE接法，串聯(lián)一個(gè)限流電阻轉(zhuǎn)換成24VDC的單端SINK或者SRCE接法。4.2.1、雙輸入端雙線驅(qū)動(dòng)方式（Line-Drive）。4.2.2、5VDC的單端SINK或者SRCE接法。4.2.3、24VDC的單端SINK或者SRCE接法。注：24VDC供電的傳感器,在輸入回路上需要串聯(lián)限流電阻，R1為10，R2為2K，不串聯(lián)限流電阻，將燒毀接口回路，限流電阻取值2.7K。四：外部輸入元件1：無(wú)源干接點(diǎn)（按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、舌簧磁性開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等）無(wú)源干接點(diǎn)比較簡(jiǎn)單，接線容易。不存在電源的極性，壓降等因素，上圖3-6中的輸入元件這是此類型。這里不重復(fù)介紹。2：有源兩線制傳感器（接近開(kāi)關(guān)、有源舌簧磁性開(kāi)關(guān)）有源兩線接近開(kāi)關(guān)分直流與交流，此傳感器的特點(diǎn)就是兩根線，傳器輸出端導(dǎo)通后，為了保證電路正常工作需要一個(gè)保持電壓來(lái)維持電路工作，通常在3.5-5V的壓降，靜態(tài)泄露電流要小于1mA，這個(gè)指標(biāo)很重要；如果過(guò)大，在接近開(kāi)關(guān)沒(méi)檢測(cè)信號(hào)時(shí)，就使PLC的輸入端的光電耦合器導(dǎo)通。我公司的LJK系列兩線制接近開(kāi)關(guān)靜態(tài)泄露電流控制在0.35-0.5mA之間適應(yīng)各類型PLC。直流兩線制接近開(kāi)關(guān)分二極管極性保護(hù)與橋整流極性保護(hù)，前者在接PLC時(shí)需要注意極性，后者就不需要注意極性。有源舌簧磁性開(kāi)關(guān)主要用在汽缸上做位置檢測(cè)，由于需要信號(hào)指示，內(nèi)部有雙向二極管回路，因此也不需要注意極性；交流兩線制接近開(kāi)關(guān)就不需要注意極性。如圖10：2.1、單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V+，外部共線24V-）。如圖112.2、單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V-，外部共線24V+）。如圖12:2.3、S/S端子接法參考圖5-圖6以及圖11-圖12。3：有源三線傳感器（電感接近開(kāi)關(guān)、電容接近開(kāi)關(guān)、霍爾接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等）直流有源三制線接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出管使用三極管輸出，因此傳感器分NPN和PNP輸出，有的產(chǎn)品是四線制，有雙NPN或雙PNP，只是狀態(tài)剛好相反，也有NPN和PNP結(jié)合的四線輸出。NPN型當(dāng)傳感器有檢測(cè)信號(hào)VT導(dǎo)通，輸出端OUT的電流流向負(fù)極，輸出端OUT電位接近負(fù)極，通常說(shuō)的高電平翻轉(zhuǎn)成低電平。PNP型當(dāng)傳感器有檢測(cè)信號(hào)VT導(dǎo)通，正極的電流流向輸出端OUT,輸出端OUT電位接近正極，通常說(shuō)的低電平翻轉(zhuǎn)成高電平。電路中三極管的發(fā)射極上的電阻為短路保護(hù)采樣電阻2-3不影響輸出電流。三極管的集電極的電阻為上拉與下拉電阻，提供輸出電位，方便電平接口的電路，另一種輸出的三極管集電極開(kāi)路輸出不接上拉與下拉電阻，更多問(wèn)題可以參考接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)的輸出與負(fù)載接口問(wèn)題的文章。簡(jiǎn)單說(shuō)當(dāng)三極管VT導(dǎo)通,相當(dāng)與一個(gè)接點(diǎn)導(dǎo)通，如圖13：3.1單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V+，外部共線24V-）。如圖14:2.2、單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V-，外部共線24V+）。如圖15:2.3、S/S端子接法參考圖5-圖6、圖11-圖12以及圖14-圖15。五、結(jié)束語(yǔ)PLC輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號(hào)形式的多樣性，因此在PLC輸入模塊接線前必要了解PLC輸入電路形式和傳感器輸出信號(hào)的形式，才能確保PLC輸入模塊接線正確無(wú)誤，在實(shí)際應(yīng)用中才能游刃有余，后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。六、參考文獻(xiàn)1：接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)手冊(cè) TEOPTO 2005年電子版2：FETEK-PLC使用手冊(cè)3：MITSUBISHI-PLC手冊(cè)4：SIEMENS-PLC手冊(cè)光電開(kāi)關(guān)原理光電開(kāi)關(guān)的定義：此種產(chǎn)品以光源為介質(zhì)、應(yīng)用光電效應(yīng)，當(dāng)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)、大小和明暗，而向產(chǎn)生接點(diǎn)和無(wú)接點(diǎn)輸出信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件。光電開(kāi)關(guān)包括幾種類型，自身不具備光源，利用被測(cè)物體發(fā)射的光的變化量進(jìn)行檢測(cè)的；利用自然光對(duì)光電開(kāi)關(guān)的照射，物體遮蔽自然光產(chǎn)生的關(guān)變化量；光電開(kāi)關(guān)自身具備光源，發(fā)射的光源對(duì)被檢測(cè)物體反射、吸收、和透射光的變化量進(jìn)行檢測(cè)。常用的光源為紫外光、可見(jiàn)光、紅外光等波段的光源，光源的類型有燈泡、LED、激光管等；輸出信號(hào)有開(kāi)關(guān)量或模擬量和通訊數(shù)據(jù)信息等。光電開(kāi)關(guān)的叫法，主要是輸出為開(kāi)關(guān)量的開(kāi)關(guān)元件。光電傳感器的叫法，涵蓋了輸出開(kāi)關(guān)量、模擬量、通訊數(shù)據(jù)等。目前市面光電開(kāi)關(guān)的叫法有分光源、檢測(cè)形式、用途、結(jié)構(gòu)等命名的。如：利用紅外光源的叫紅外光電開(kāi)關(guān)、紅外線光電開(kāi)關(guān)、紅外線光電傳感器等。利用自然光的叫光控開(kāi)關(guān)、光電繼電器等。利用激光為光源的叫激光光電開(kāi)關(guān)、激光光電傳感器等。利用檢測(cè)形式叫熱金屬檢測(cè)器，俗稱熱檢等。利用用途的叫光電距離傳感器、安全光幕傳感器等。利用結(jié)構(gòu)的叫光幕傳感器等。這里就簡(jiǎn)要舉幾個(gè)例子，還有很多的叫法，在此無(wú)法一一介紹。一、光電開(kāi)關(guān)原理與分類1：按檢測(cè)形式的分類（1）對(duì)射式對(duì)射式是由一個(gè)發(fā)射器與一個(gè)接收器相對(duì)配置的，發(fā)射器發(fā)射出的光指向接收器，發(fā)射器與接收器之間組成一個(gè)閉合光路，通過(guò)對(duì)光路的光被遮斷或光衰減來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式。這種檢測(cè)形式作用距離比較長(zhǎng)，但需要一個(gè)發(fā)射器并需要配電；在某些應(yīng)用場(chǎng)合比如空間狹小，不合適配電的運(yùn)用上比較麻煩。如圖1a：圖1a發(fā)射器與接收器一體化，光傳輸為直流方式的非調(diào)制信號(hào)，主要小型縫隙光電開(kāi)關(guān)，如U型、C型的槽型光電開(kāi)關(guān)。如圖1b:圖1b（2）直接反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器發(fā)射的光直接照射到被檢測(cè)物上，根據(jù)反射光的變化情況來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的?？梢哉f(shuō)是近似人的眼睛的一種檢測(cè)器。與對(duì)射式相比作用距離比較短，只需要單線配電即可，屬于通用檢測(cè)器。如圖2：圖2（3）鏡面反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，光電開(kāi)關(guān)對(duì)置反角矩陣射鏡，發(fā)射器的光被反射鏡后反饋回接收器，光電開(kāi)關(guān)與角矩陣反射鏡（多棱鏡）形成閉合光路，通過(guò)對(duì)光路的光被遮斷或光衰減來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式，這種檢測(cè)形式作用距離比對(duì)射式短，比直接反射式較長(zhǎng)。只需要單線配電即可，由于采用反射鏡光軸的調(diào)整比對(duì)射式容易；反射鏡由多棱鏡角矩陣板或微晶玻璃顆粒反射膜等。如圖3a：圖3a具有M.S.R功能的反射器式光電開(kāi)關(guān)，如果被檢測(cè)物是平面而且有光澤，則會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，欲解決此問(wèn)題，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩陣反射器能使偏振光方向改變90，采用互相垂直的偏振光膜片放在雙鏡頭前，所以使用角矩陣反射器，光路閉合。如果是平面鏡或反光率比較的物體（如：玻璃瓶等）不能改變偏振方向，由它阻擋而產(chǎn)生的反射光不能進(jìn)入受光器，因此它可以很容易被檢測(cè)到，從而解決了由它表面反射而它引起的誤動(dòng)作問(wèn)題。如圖3b:圖3b（4）輻射光檢測(cè)形式通過(guò)對(duì)被檢測(cè)物體輻射出的光進(jìn)行檢測(cè)的形式。如用于鋼鐵行業(yè)的對(duì)加熱的鐵輻射出的紅外線進(jìn)行檢測(cè)的光電開(kāi)關(guān)。如圖4：圖4（5）限定反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光軸與接收光軸交叉區(qū)域靈敏度最佳。如圖5：圖5（6）夾角式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光聚焦點(diǎn)與接收光聚焦交叉區(qū)域檢測(cè)物體，用于精細(xì)檢測(cè)，如標(biāo)記檢測(cè)等。如圖6：圖6（7）同軸檢測(cè)式（單鏡頭）這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射光通過(guò)鍍膜的半透明鏡片45折射后通過(guò)鏡頭聚焦發(fā)射出去，接收光線通過(guò)聚焦鏡頭入射到接收器，主要用于標(biāo)志檢測(cè)。目前主流的顏色傳感器、標(biāo)志傳感器大多采用這樣方式。如圖7：圖7（8）光導(dǎo)纖維式光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，目前光纖式光電開(kāi)關(guān)的光纖基本是兩種，一種塑料光纖，價(jià)位比較低，普通檢測(cè)使用；另一種玻璃光纖，價(jià)位比較高，一些檢測(cè)精度比較高的場(chǎng)合。：對(duì)射式，把光纖套入發(fā)射器，把光纖套入接收器，光纖檢測(cè)頭相對(duì)安置。如圖8a：圖8a：直接反射式，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器），光纖頭為兩根光纖并行，直接檢測(cè)物體。如圖8b：圖8b：同軸反射，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器）。光纖頭為兩根光纖并為一根的形式，發(fā)射光纖在中間，接受光纖圍著其圓周排列。可以直接反射與鏡面反射，取決于光纖放大器的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如圖8c：圖8c2：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。3：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。4：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。機(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式對(duì)光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤(pán)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。、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。5：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。6：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)7：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?。贿@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。光電開(kāi)關(guān)工作原理（紅外傳感器原理）光電開(kāi)關(guān)是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。光電開(kāi)關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。分類和工作方式槽型光電開(kāi)關(guān) 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱為對(duì)射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。反光板型光電開(kāi)關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到；一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。擴(kuò)散反射型光電開(kāi)關(guān)它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)一、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。二、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，通常可以允許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1.5-2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(mén)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1020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-2055(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：設(shè)定檢測(cè)距離（靈敏度）時(shí)要大幅度留有余地。發(fā)射器與接收器的光學(xué)系統(tǒng)能擴(kuò)展。裝配上井然有序，堅(jiān)固耐用。對(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)：灰塵較多的場(chǎng)所；腐蝕性氣體較多的場(chǎng)所；水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所；戶外或太陽(yáng)光等有強(qiáng)光直射而無(wú)遮光措施的場(chǎng)所。環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所；振動(dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)英文叫：Photoelectric switch1 概述光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開(kāi)關(guān)器件，具有延時(shí)、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開(kāi)關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測(cè)系統(tǒng)型電子開(kāi)關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無(wú)損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動(dòng)作。接觸式行程開(kāi)關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測(cè)容易損壞被檢測(cè)物及壽命短等缺點(diǎn)，而晶體管接近開(kāi)關(guān)的作用距離短，不能直接檢測(cè)非金屬材料。但是，新型光電開(kāi)關(guān)則克服了它們的上述缺點(diǎn)，而且體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)。 目前，這種新型的光電開(kāi)關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測(cè)、定長(zhǎng)剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門(mén)傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉(cāng)庫(kù)、商店、辦公室以及其它需要的場(chǎng)合作為防盜警戒之用。2 光電開(kāi)關(guān)的分類2.1 按檢測(cè)方式分常用光電開(kāi)關(guān)的分類方法：按檢測(cè)方式可分為反射式、對(duì)射式和鏡面反射式三種類型。對(duì)射式檢測(cè)距離遠(yuǎn)，可檢測(cè)半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測(cè)，也可檢測(cè)透明或半透明物體。表1給出了光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)分類方式及特點(diǎn)說(shuō)明。2.2 按結(jié)構(gòu)分類光電開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。放大器分離型是將放大器與傳感器分離，并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成，由于傳感器具有超小型和多品種的特點(diǎn)，而放大器的功能較多。因此，該類型采用端子臺(tái)連接方式，并可交、直流電源通用。具有接通和斷開(kāi)延時(shí)功能，可設(shè)置亮、音動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，能控制6種輸出狀態(tài)，兼有接點(diǎn)和電平兩種輸出方式。放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成，使用直流電源工作。其響應(yīng)速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測(cè)狹小和高速運(yùn)動(dòng)的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動(dòng)，并可設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取代接觸式行程開(kāi)關(guān)，可直接用于強(qiáng)電控制電路。也可自行設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈，輸出備有SSR固態(tài)繼電器或繼電器常開(kāi)、常閉接點(diǎn)，可防止相互干擾，并可緊密安裝在系統(tǒng)中。3 光電開(kāi)關(guān)工作原理圖1 所示是反射式光電開(kāi)關(guān)的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入受光器作用范圍時(shí)，被反射回來(lái)的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號(hào)，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時(shí)（或不延時(shí)）觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。光電開(kāi)關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí)，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電開(kāi)關(guān)的工作。4 光電開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)MGK系列光電開(kāi)關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開(kāi)關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。與以往的光電開(kāi)關(guān)相比具有自己顯著的特點(diǎn)：具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時(shí)告知工作狀態(tài)是否可靠；對(duì)射式、反射式、鏡面反射式光電開(kāi)關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便；對(duì)ES外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開(kāi)關(guān)是否正常工作。并可隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測(cè)指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開(kāi)關(guān)智能化；響應(yīng)速度快，高速光電開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms，每分鐘可進(jìn)行30萬(wàn)次檢測(cè)操作，能檢出高速移動(dòng)的微小物體；采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性；體積?。ㄗ钚H203112mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，并具有短路保護(hù)功能。5 專用名詞說(shuō)明5.1 檢出距離對(duì)射式和鏡面反射式光電開(kāi)關(guān)的檢出距離是指光軸上無(wú)有效遮擋物野戰(zhàn)，可穩(wěn)定檢出的最大距離。反射式光電開(kāi)關(guān)的檢出距離則是可穩(wěn)定檢出標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物的最大距離。5.2 回差距離回差距離指動(dòng)作距離與復(fù)位距離之差。它用檢出距離的比率來(lái)表示，一般在檢出距離的20%以下。5.3 響應(yīng)時(shí)間把從受光器初始有效受光到輸出動(dòng)作所需的時(shí)間稱作響應(yīng)時(shí)間。把從受光器初始有效遮光到輸出復(fù)位所需的時(shí)間稱為復(fù)位應(yīng)用時(shí)間。5.4 暗動(dòng)暗動(dòng)（DARK ON）：即遮光動(dòng)作。它表示在進(jìn)入受光器的光速減少到一定程序時(shí)或被全遮時(shí)，輸出晶體管將導(dǎo)通輸出。5.5 亮動(dòng)亮動(dòng)（LIGHT ON），也稱受光動(dòng)作。它是指進(jìn)入受光器的光束增加到一定量時(shí)，輸出晶體管導(dǎo)通且有輸出。5.6 外同步輸入功能在一般情況下，凡具有外部診斷輸入功能的光電開(kāi)關(guān)，一般均具有外同步功能。也就是說(shuō)，用接點(diǎn)或晶體管導(dǎo)通等方法使圖2中的藍(lán)線與黑線短接（ON）可隨時(shí)停止投光?？梢該?jù)此在工作前預(yù)檢傳感器檢測(cè)是否正常。在工作中，利用此性質(zhì)也可隨時(shí)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)行或中斷指令。如果將前一個(gè)輸出與后一個(gè)外同步輸入進(jìn)行串接，則可實(shí)現(xiàn)與門(mén)等功能。6 使用光電開(kāi)關(guān)可用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，圖3所示為光電開(kāi)關(guān)在多種場(chǎng)合的應(yīng)用例圖。另外，在使用光電開(kāi)關(guān)時(shí)，還應(yīng)注意環(huán)境條件，以使光電開(kāi)關(guān)能夠正?？煽康墓ぷ?。6.1 避免強(qiáng)光源光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度較高時(shí)，一般都能穩(wěn)定工作。但應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光、白熾燈等強(qiáng)光源。在不能改變傳感器（受光器）光軸與強(qiáng)光源的角度時(shí)，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長(zhǎng)筒。6.2 防止相互干擾MGK 系列新型光電開(kāi)關(guān)通常都具有自動(dòng)防止相互干擾的功能，因而不必?fù)?dān)心相互干擾。然而，HGK系列對(duì)射式紅外光電開(kāi)關(guān)在幾組并列靠近安裝時(shí)，則應(yīng)防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設(shè)置，超過(guò)2組時(shí)還拉開(kāi)組距。當(dāng)然，使用不同頻率的機(jī)種也是一種好辦法。HGK系列反射式光電開(kāi)關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開(kāi)間隔。而且檢測(cè)距離越遠(yuǎn)，間隔也應(yīng)越大，具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來(lái)確定。當(dāng)然，也可使用不同工作頻率的機(jī)種。6.3 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)將投光器與檢測(cè)物體安裝成1020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。6.4 排除背景物影響使用反射式擴(kuò)散型投、受光器時(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投、受光器，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。6.5 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。6.6 消除臺(tái)面影響如圖4（a）所示，投光器與受光器在貼近臺(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受光器而造成工作不穩(wěn)定。對(duì)此可采用如圖4（b）的方法，使受光器與投光器離開(kāi)臺(tái)面一定距離并加裝遮光板。嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡。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。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)：灰塵較多的場(chǎng)所；腐蝕性氣體較多的場(chǎng)所；水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所；戶外或太陽(yáng)光等有強(qiáng)光直射而無(wú)遮光措施的場(chǎng)所。環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所；振動(dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。怎樣判別接近開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)是PNP型還是NPN型？1、 輸出是0V，就是NPN。輸出時(shí)24VDC，就是PNP。讓開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，拿萬(wàn)用變測(cè)量信號(hào)輸出端電壓 2、 NPN與PNP傳感器的區(qū)別。常用的這類傳感器可分為4個(gè)分類，即NPN-NO、NPN-NC、PNP-NO與PNP-NC（三條引線，電源線L+與L-，信號(hào)輸出線）。NPN是指當(dāng)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，信號(hào)輸出線動(dòng)作于L+這條高電平的電源線。對(duì)于NO型，在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，輸出線是懸空的；有觸發(fā)時(shí)則發(fā)出與L+電源線相同的電平（實(shí)際是這兩條線連通了）。對(duì)于NC型，在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，信號(hào)輸出線與L+電源線是連通的（同電平）；當(dāng)有觸發(fā)信號(hào)后，輸出線就懸空了（相當(dāng)于與L+電源線斷開(kāi)了）。對(duì)于PNP型傳感器來(lái)說(shuō)，信號(hào)輸出線是作用于L-這條低電平的電源線的，其中NO和NC型的原理是與上面說(shuō)的一樣。 3、有兩個(gè)方法：1。產(chǎn)品上肯定會(huì)有接線圖，NPN型的接線圖是負(fù)載連接正電（棕線）及信號(hào)輸出線（黑線）；PNP型的接線圖是負(fù)載連接負(fù)電（藍(lán)線）及信號(hào)輸出線（黑線）。2。萬(wàn)用表檢測(cè)信號(hào)線（黑線）有信號(hào)輸出時(shí)的電壓：為正電壓，側(cè)PNP型。4、 開(kāi)關(guān)上面都會(huì)貼有標(biāo)示，大多數(shù)P字開(kāi)頭就是PNP，N字開(kāi)頭就是NPN 5、 用一與電源同等電壓的小型直流繼電器接在正電源與輸出端，給輸入端接入控制電壓，繼電器有吸合動(dòng)作是NPN型；PNP型是把繼電器接在輸出和負(fù)電源間才有動(dòng)作；或接好電源用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)輸出端對(duì)電源正、負(fù)端的電壓，對(duì)正端能測(cè)出電源電壓的是NPN型，否則是PNP型； 6、 拿個(gè)繼電器接在輸出端和電源端（注意正負(fù)），如果是NPN的，傳感器響應(yīng)時(shí)繼電器會(huì)有動(dòng)作 對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)的接線問(wèn)題發(fā)射2線的棕色接+24V，藍(lán)色接0V；接收3線的棕色接+24V，藍(lán)色接0V，黑色接PLC的輸入接口。光電開(kāi)關(guān)以及接近開(kāi)關(guān)中NPN型和PNP型在現(xiàn)場(chǎng)使用中有什么區(qū)別？ 光電傳感器有NPN型輸出型(電流流入)和PNP輸出型(電流流出)兩種，當(dāng)電流流出的傳感器(PNP輸出型)在接通時(shí)， 電流是從電源經(jīng)傳感器的輸出端（output）流到負(fù)載（load）上，進(jìn)入負(fù)載, 然后流到接地端。而電流流入(NPN輸出型)的傳感器接通時(shí)，電流是從電源經(jīng)負(fù)載流到傳感器的輸出端(output)，然后流到接地端(GND)，最后進(jìn)入系統(tǒng)的地（GND）。PNP與NPN型傳感器一般有三條引出線，即電源線VCC、GND，OUT信號(hào)輸出線1、NPN類 NPN是指當(dāng)有信號(hào)觸發(fā)時(shí)，信號(hào)輸出線OUT和GND連接，相當(dāng)于OUT輸出低電平。2、PNP類PNP是指當(dāng)有信號(hào)觸發(fā)時(shí)，信號(hào)輸出線OUT和VCC連接，相當(dāng)于OUT輸出高電平的電源線。 光電開(kāi)關(guān)原理及應(yīng)用一、前言 光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。 二、光電開(kāi)關(guān)介紹 1、工作原理 光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。工作原理如圖1所示。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波型。圖2是德國(guó)SICK公司的部分光電開(kāi)關(guān)外型圖。 2、光電開(kāi)關(guān)的分類及術(shù)語(yǔ)解釋 （1）、分類 漫反射式光電開(kāi)關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。 鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。 對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。 槽式光電開(kāi)關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽式光電開(kāi)關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。 光纖式光電開(kāi)關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 它們的工作光線示意圖如圖3所示。 （2）術(shù)語(yǔ)解釋 常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)示意圖如圖4所示。 檢測(cè)距離：是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置（光電開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。 回差距離：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。 響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi)，允許光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。 輸出狀態(tài)：分常開(kāi)和常閉。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 檢測(cè)方式：根據(jù)光電開(kāi)關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。 輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開(kāi)/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。 指向角：見(jiàn)光電開(kāi)關(guān)的指向角示意圖,即如圖4的下部三個(gè)小圖所示。 表面反射率：漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測(cè)物表面才能反射回漫反射開(kāi)關(guān)的接受器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強(qiáng)度。粗糙的表面反射回的光線強(qiáng)度必將小于光滑表面反射回的強(qiáng)度,而且，被檢測(cè)物體的表面必須垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射光線。常用材料的反射率如表1所示。 表1常用材料的反射率 材料 反射率 材料 反射率 白畫(huà)紙 90% 不透明黑色塑料 14% 報(bào)紙 55% 黑色橡膠 4% 餐巾紙 47% 黑色布料 3% 包裝箱硬紙板 68% 未拋光白色金屬表面 130% 潔凈松木 70% 光澤淺色金屬表面 150% 干凈粗木板 20% 不銹鋼 200% 透明塑料杯 40% 木塞 35% 半透明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70% 不透明白色塑料 87% 人的手掌心 75% 環(huán)境特性：光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦會(huì)影響其長(zhǎng)期工作可靠性。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)工作于最大檢測(cè)距離狀態(tài)時(shí)，由于光學(xué)透鏡會(huì)被環(huán)境中的污物粘住，甚至?xí)灰恍?qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕，以至其使用參數(shù)和可靠性降低。較簡(jiǎn)便的解決方法就是根據(jù)光電開(kāi)關(guān)的最大檢測(cè)距離（Sn）降額使用來(lái)確定最佳工作距離。 （3）使用注意事項(xiàng) 紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體為平面的白色畫(huà)紙。 紅外線光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。 對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)最小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的80%。 當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開(kāi)關(guān)，在這種情況下，請(qǐng)將負(fù)載經(jīng)過(guò)交流繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換使用。 紅外線光電開(kāi)關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。 針對(duì)用戶的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，在一些較為