光電傳感器是一種小型電子器件，是各種光電檢測系統中進行光電轉換的關鍵部件。 它主要是利用光的各種特性來檢測物體存在或不存在以及表面狀況變化的傳感器。 光電傳感器具有非接觸、響應速度快、性能可靠等特點，因此廣泛應用于工業自動化設備和機器人中。
光電傳感器
光電傳感器一般由光源、光路和光電元件三部分組成。 將測量到的變化轉化為光信號的變化，然后借助光電元件將光信號進一步轉化為電信號。
光電效應原理
光電元件是光電傳感器最重要的組成部分，其核心工作原理是不同類型的光電效應。 根據波粒二象性，光是由以光速運動的光子組成的。 當物體被光照射時，其內部的電子吸收光子的能量并改變其狀態，其自身的電特性也會發生變化。 這種現象稱為光電效應。
根據電性狀態變化的不同，光電效應分為以下三種：
1）外光電效應
電子在光的作用下從物體表面逸出的現象稱為外光電效應。基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管等。
2）光電導效應
半導體中的電子吸收光子后無法跳出半導體，引起物體電導率變化，或產生光生電動勢的現象，稱為內光電效應。 內光電效應按其工作原理可分為光電導效應和光伏效應。基于光電導效應的光電元件有光敏電阻、光電晶體管等。
3）光伏效應
在光的作用下，物體在一定方向上產生電動勢的現象稱為光伏效應。基于光伏效應的光電元件包括??光伏電池、光電二極管、晶體管等。
光電元件的工作原理
根據不同的光電效應，我們來看看它們是如何工作的：
外置光電效應器件
利用物質在光照射下發射電子的外光電效應制成的光電器件一般為真空或充氣光電器件，如光電管、光電倍增管等。
以光電管為例，當入射光照射到陰極時，單個光子將其全部能量轉移給陰極材料中的自由電子，從而增加了自由電子的能量。 當電子獲得的能量大于陰極材料的功函數時，就能克服金屬表面的約束而逸出，形成電子發射。 這種類型的電子稱為光電子。 只有當入射光的頻率高于極限頻率時才會產生光電子。
光電子產生后，被真空管中的陽極吸收，從而產生電流。 如果此時增加光強度，就會有更多的光子照射到陰極材料，從而產生更多的光電子，光電流也會相應增加。 當電阻R值確定后，環路中的光電流與入射光的強度呈函數關系，從而實現光電轉換。 通過測量電路讀取電流值即可計算出光強。
內部光電效應器件
利用物質在光照射下改變其導電性或產生電動勢的光電器件稱為內光電效應器件。 常見的包括光敏電阻、光伏器件和光電晶體管。
根據能帶理論，自由原子中電子的能態不是任意的，電子只能存在于一定的能級上。 能帶分為價帶、禁帶和導帶。 電子可以在導帶中流動，但不能在價帶中流動。 在外界影響下，電子可以跨越帶隙從價帶進入導帶，從而改變導體的電阻。
不同導體的帶隙厚度不同。 如下圖所示，絕緣體的帶隙較寬，使得電子很難從價帶躍遷到導帶，因此它的電阻非常大。 金屬導體沒有帶隙，它們的價帶和導帶是相連的，因此可以很好地導電。
電子吸收光子能量后，從價帶躍遷到導帶，從而改變導體的電阻。 這種現象稱為內光電效應。 利用這種效應可以制作光敏電阻，通過觀察電阻的變化就可以確定被測光的量。
光伏效應裝置
光伏效應，簡稱光伏效應，是指物體受光后產生電動勢的現象。 光伏電池是一種自發電光電元件。 當受到光照時，能產生一定方向的電動勢。 在沒有電源的情況下，只要連接外部電路，就會有電流流過。 具體工作原理如下：
光伏電池采用擴散的方法，在N型硅片上混合一些P型雜質，形成大面積的PN結。 P區有大量空穴，N區有大量電子。 當光照射P區表面時，如果光子能量大于硅的禁帶寬度，則P區每吸收一個光子就會產生一個電子空穴對。 P區表面吸收的光子越多，激發的電子空穴就越多。 空穴越多，PN結區域的空穴越少。 由于PN結中電場的方向是從N區到P區，因此它將在PN結附近擴散的電子空穴對分開。 光生電子被推向N區，光生空穴留在P區。 結果，N區帶負電，P區帶正電，形成光生電動勢。 如果用導線連接P區和N區，電路中就會流過光電流。
光電傳感器的分類
光電傳感器按檢測方式分為漫反射式、反射板式和對射式：
根據相應的檢測方式，有以下不同結構的光電傳感器：
⑴槽式光電傳感器
光發射器和接收器面對面安裝在槽的兩側，即槽型光電器件。 發射器可以發射紅外光或可見光，光接收器在沒有遮擋的情況下可以接收到光。 但當被檢測物體通過槽時，光線被阻擋，光電開關動作。 輸出開關控制信號，切斷或接通負載電流，完成一次控制動作。 由于整體結構的限制，槽位開關的檢測距離一般只有幾厘米。
⑵對射型光電傳感器
如果發射器和接收器分開，則可以增加檢測距離。 由光發射器和光接收器組成的光電開關稱為對射型分離型光電開關，簡稱對射型光電開關。 其探測距離可達數米甚至數十米。 使用時，光發射器和光接收器安裝在檢測物體經過的路徑兩側。 當檢測物體通過，遮擋光路時，光接收器動作，輸出開關控制信號。
⑶反射式光電開關
將發射器和接收器放入同一裝置中，在其前面安裝一個反射器，利用反射原理完成光電控制功能的稱為反射器反射式（或鏡面反射式）光電開關。 正常情況下，光發射器發出的光經反射器反射后被光接收器接收； 一旦光路被檢測物體遮擋，光接收器無法接收到光線，光電開關就會動作，輸出開關控制信號。
⑷漫反射型光電開關
它的探測頭還裝有光發射器和光接收器，但前面沒有反射器。 正常情況下，發射器發出的光接收器是找不到的。 當檢測物體通過時，它會阻擋光線并將部分光線反射回來。 光接收器接收光信號并輸出??切換信號。
光電傳感器的基本特性包括輸出電流與接收器兩端電壓的關系曲線、輸出電流與發射器輸入電流的關系曲線、輸出電流與溫度的關系曲線、脈沖響應特性曲線等
光電傳感器的特點
它在工業生產應用中具有以下特點：
1. 檢測距離長
如果對射型保持10m以上的檢測距離，就可以實現其他檢測方式（磁力、超聲波等）無法實現的遠距離檢測。
2、檢測對象限制少
由于檢測原理是基于檢測物體引起的光遮蔽和反射，與將檢測物體限制為金屬的接近傳感器不同，它可以檢測玻璃。 塑料。 木頭。 檢測幾乎所有物體光電效應原理圖，例如液體。
3、響應時間短
光本身是高速的，傳感器的電路是由電子部件組成的，所以響應時間很短，不包括機械操作時間。
4. 高分辨率
通過先進的設計技術將投影光束集中在一個小光斑上或構建特殊的光接收光學系統，可以實現高分辨率。 它還可以檢測小物體并進行高精度位置檢測。
5、可實現非接觸式檢測
無需與檢測物體進行機械接觸即可實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損壞。 因此，傳感器可以長期使用。
6.可實現顏色辨別
檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據所發射的光的波長和檢測物體的顏色組合而變化。 利用該特性，可以檢測檢測對象的顏色。
7、調節方便
在投射可見光的類型中，投射的光束是肉眼可見的，因此可以輕松調整檢測到的物體的位置。
光電傳感器選型
使用前選擇光電傳感器應考慮以下因素：
檢測物體
1.對射式（被測物體表面尺寸）
2. 回歸反射型（被測物體尺寸、光澤反射強度）
3、漫反射型（被測物體尺寸、被測物體顏色）
檢測方法
1.對射型（發射器+接收器），
2.回歸反射型（反射板+發射器和接收器），
3、漫反射型（依靠物體將發出的光反射回接收器，需要確認是否有背景物體）
輸出形式
1. 常開（NO） 2. 常閉（NC） 3. 常開（NO）+常閉（NC） 4. 常開（NO）或常閉（NC）
檢測距離
1.對射型（發射器到接收器的距離），
2.回歸反射型（反射板到發射器和接收器的距離），
3、漫反射型（被測物體到發射器和接收器的距離）
控制輸出
1、晶體管輸出（NPN低電平輸出、PNP高電平輸出）
2. 繼電器接點輸出
工作電源
1.直流電
2. 溝通
3、交直流通用
安裝連接方法
1、導線引出式（默認線長1.2m）
2、連接器類型（配跳線時需確認直線型還是L型以及線材長度）
其他功能
延時功能（E3JM）
附錄
反射板、安裝附件（用于固定安裝傳感器）
隨著自動化生產程度不斷提高，對傳感器的要求也越來越高。 這迫使光電傳感器必須跟上時代的步伐而更新。 為了提高光電傳感器的性能，必須向高靈敏度方向發展嗎？ 高準確率？ 快速反應？ 朝著互換性好的方向發展？
光電傳感器是一種小型電子器件，是各種光電檢測系統中進行光電轉換的關鍵部件。 它主要是利用光的各種特性來檢測物體存在或不存在以及表面狀況變化的傳感器。 光電傳感器具有非接觸、響應速度快、性能可靠等特點，因此廣泛應用于工業自動化設備和機器人中。
光電傳感器
光電傳感器一般由光源、光路和光電元件三部分組成。 將測量到的變化轉化為光信號的變化，然后借助光電元件將光信號進一步轉化為電信號。
光電效應原理
光電元件是光電傳感器最重要的組成部分，其核心工作原理是不同類型的光電效應。 根據波粒二象性，光是由以光速運動的光子組成的。 當物體被光照射時，其內部的電子吸收光子的能量并改變其狀態，其自身的電特性也會發生變化。 這種現象稱為光電效應。
根據電性狀態變化的不同，光電效應分為以下三種：
1）外光電效應
電子在光的作用下從物體表面逸出的現象稱為外光電效應。基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管等。
2）光電導效應
半導體中的電子吸收光子后無法跳出半導體，引起物體電導率變化，或產生光生電動勢的現象，稱為內光電效應。 內光電效應按其工作原理可分為光電導效應和光伏效應。基于光電導效應的光電元件有光敏電阻、光電晶體管等。
3）光伏效應
在光的作用下，物體在一定方向上產生電動勢的現象稱為光伏效應。基于光伏效應的光電元件包括??光伏電池、光電二極管、晶體管等。
光電元件的工作原理
根據不同的光電效應，我們來看看它們是如何工作的：
外置光電效應器件
利用物質在光照射下發射電子的外光電效應制成的光電器件一般為真空或充氣光電器件，如光電管、光電倍增管等。
以光電管為例，當入射光照射到陰極時，單個光子將其全部能量轉移給陰極材料中的自由電子，從而增加了自由電子的能量。 當電子獲得的能量大于陰極材料的功函數時，就能克服金屬表面的約束而逸出，形成電子發射。 這種類型的電子稱為光電子。 只有當入射光的頻率高于極限頻率時才會產生光電子。
光電子產生后，被真空管中的陽極吸收，從而產生電流。 如果此時增加光強度，就會有更多的光子照射到陰極材料，從而產生更多的光電子，光電流也會相應增加。 當電阻R值確定后，環路中的光電流與入射光的強度呈函數關系，從而實現光電轉換。 通過測量電路讀取電流值即可計算出光強。
內部光電效應器件
利用物質在光照射下改變其導電性或產生電動勢的光電器件稱為內光電效應器件。 常見的包括光敏電阻、光伏器件和光電晶體管。
根據能帶理論，自由原子中電子的能態不是任意的，電子只能存在于一定的能級上。 能帶分為價帶、禁帶和導帶。 電子可以在導帶中流動，但不能在價帶中流動。 在外界影響下，電子可以穿過帶隙從價帶進入導帶，從而改變導體的電阻。
不同導體的帶隙厚度不同。 如下圖所示，絕緣體的帶隙較寬，使得電子很難從價帶躍遷到導帶，因此它的電阻非常大。 金屬導體沒有帶隙，它們的價帶和導帶是相連的，因此可以很好地導電。
電子吸收光子能量后，從價帶躍遷到導帶，從而改變導體的電阻。 這種現象稱為內光電效應。 利用這種效應可以制作光敏電阻，通過觀察電阻的變化就可以確定被測光的量。
光伏效應裝置
光伏效應，簡稱光伏效應，是指物體受光后產生電動勢的現象。 光伏電池是一種自發電光電元件。 當受到光照時，能產生一定方向的電動勢。 在沒有電源的情況下，只要連接外部電路，就會有電流流過。 具體工作原理如下：
光伏電池采用擴散的方法，在N型硅片上混合一些P型雜質，形成大面積的PN結。 P區有大量空穴，N區有大量電子。 當光照射P區表面時，如果光子能量大于硅的禁帶寬度，則P區每吸收一個光子就會產生一個電子空穴對。 P區表面吸收的光子越多，激發的電子空穴就越多。 空穴越多，PN結區域的空穴越少。 由于PN結中電場的方向是從N區到P區，因此它將在PN結附近擴散的電子空穴對分開。 光生電子被推向N區，光生空穴留在P區。 結果，N區帶負電，P區帶正電，形成光生電動勢。 如果用導線連接P區和N區，電路中就會流過光電流。
光電傳感器的分類
光電傳感器按檢測方式分為漫反射式、反射板式和對射式：
根據相應的檢測方式，有以下不同結構的光電傳感器：
⑴槽式光電傳感器
光發射器和接收器面對面安裝在槽的兩側，即槽型光電器件。 發射器可以發射紅外光或可見光，光接收器在沒有遮擋的情況下可以接收到光。 但當被檢測物體通過槽時，光線被阻擋，光電開關動作。 輸出開關控制信號，切斷或接通負載電流，完成一次控制動作。 由于整體結構的限制，槽位開關的檢測距離一般只有幾厘米。
⑵對射型光電傳感器
如果發射器和接收器分開，則可以增加檢測距離。 由光發射器和光接收器組成的光電開關稱為對射型分離型光電開關，簡稱對射型光電開關。 其探測距離可達數米甚至數十米。 使用時，光發射器和光接收器安裝在檢測物體經過的路徑兩側。 當檢測物體通過，遮擋光路時，光接收器動作，輸出開關控制信號。
⑶反射式光電開關
將發射器和接收器放入同一裝置中，在其前面安裝一個反射器，利用反射原理完成光電控制功能的稱為反射器反射式（或鏡面反射式）光電開關。 正常情況下，光發射器發出的光經反射器反射后被光接收器接收； 一旦光路被檢測物體遮擋，光接收器無法接收到光線，光電開關就會動作，輸出開關控制信號。
⑷漫反射型光電開關
它的探測頭還裝有光發射器和光接收器，但前面沒有反射器。 正常情況下，發射器發出的光接收器是找不到的。 當檢測物體通過時，它會阻擋光線并將部分光線反射回來。 光接收器接收光信號并輸出??切換信號。
光電傳感器的基本特性包括輸出電流與接收器兩端電壓的關系曲線、輸出電流與發射器輸入電流的關系曲線、輸出電流與溫度的關系曲線、脈沖響應特性曲線等
光電傳感器的特點
它在工業生產應用中具有以下特點：
1. 檢測距離長
如果對射型保持10m以上的檢測距離，就可以實現其他檢測方式（磁力、超聲波等）無法實現的遠距離檢測。
2、檢測對象限制少
由于檢測原理是基于檢測物體引起的光遮蔽和反射，與將檢測物體限制為金屬的接近傳感器不同，它可以檢測玻璃。 塑料。 木頭。 檢測幾乎所有物體，例如液體。
3、響應時間短
光本身是高速的，傳感器的電路是由電子部件組成的，所以響應時間很短光電效應原理圖，不包括機械操作時間。
4. 高分辨率
通過先進的設計技術將光束集中在一個小光斑上或構建特殊的光接收光學系統，可以實現高分辨率。 它還可以檢測小物體并進行高精度位置檢測。
5、可實現非接觸式檢測
無需與檢測物體進行機械接觸即可實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損壞。 因此，傳感器可以長期使用。
6.可實現顏色辨別
檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據所發射的光的波長和檢測物體的顏色組合而變化。 利用該特性，可以檢測檢測對象的顏色。
7、調節方便
在投射可見光的類型中，投射的光束是肉眼可見的，因此可以輕松調整檢測到的物體的位置。
光電傳感器選型
使用前選擇光電傳感器應考慮以下因素：
檢測物體
1.對射式（被測物體表面尺寸）
2. 回歸反射型（被測物體尺寸、光澤反射強度）
3、漫反射型（被測物體尺寸、被測物體顏色）
檢測方法
1.對射型（發射器+接收器），
2.回歸反射型（反射板+發射器和接收器），
3、漫反射型（依靠物體將發出的光反射回接收器，需要確認是否有背景物體）
輸出形式
1. 常開（NO） 2. 常閉（NC） 3. 常開（NO）+常閉（NC） 4. 常開（NO）或常閉（NC）
檢測距離
1.對射型（發射器到接收器的距離），
2.回歸反射型（反射板到發射器和接收器的距離），
3、漫反射型（被測物體到發射器和接收器的距離）
控制輸出
1、晶體管輸出（NPN低電平輸出、PNP高電平輸出）
2. 繼電器接點輸出
工作電源
1.直流電
2. 溝通
3、交直流通用
安裝連接方法
1、導線引出式（默認線長1.2m）
2、連接器類型（配跳線時需確認直線型還是L型以及線材長度）
其他功能
延時功能（E3JM）
附錄
反射板、安裝配件（用于固定安裝傳感器）
隨著自動化生產程度不斷提高，對傳感器的要求也越來越高。 這迫使光電傳感器必須與時俱進。 為了提高光電傳感器的性能，必須向高靈敏度方向發展嗎？ 高準確率？ 快速反應？ 向著互換性好的方向發展？