文档介绍：欧姆龙光电传感器技术文档
传感器
光电传感器概要
光电传感器的定义
「光电传感器」是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。
光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物体不
同而被遮掩或反射,到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出这种变化,并转换为
电气信号,进行输出。大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜色)和红
外光。光电传感器如下图所示主要分为3类。(详细内容请参见「分类」)
对射型
回归反射型
扩散反射型
光电传感器特长
①检测距离长
如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等) 无法离检测。达到的长距
②对检测物体的限制少
由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,。
③响应时间短
光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。
④分辨率高
能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
⑤可实现非接触的检测
可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。
⑥可实现颜色判别
通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测
物体的颜色进行检测。
⑦便于调整在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。光电传感器原理①光的性质直射
光在空气中和水中时,总是直线传播。
使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了这种原理。
曲折
是指光射入到曲折率不同的界面上时,通过该界面后,改变行进方向的现象。
反射(正反射、回归反射、扩散反射)
在镜面和玻璃平面上,光会以与入射角相同的角度反射,称为正反射。 3个平面互相直角般组合的形状称为三面直角棱镜。
如果面向三面直角棱镜投光,将反复进行正反射,最终的反射光将向投光的反方向行进。这样的反射称为回归反射。
多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而构成的。
此外,在白纸等没有光泽性的表面上,光线将向各个方向反射,这样的反射称为扩散反射。扩散反射型将该原理作为检测方式。
偏光
光线可以表现为与其行进方向垂直的振动波。作为光电传感器的光源,主要使用LED。从 LED投射的光线,会在与行进方向垂直的各个方向上振动,这种状态的光称为无偏光。将无偏光的光的振动方向限制在一个方向上的光学过滤器称为偏光过滤器。即从LED投光,并通过偏光过滤器的光线只在一个方向上振动,这种状态称为偏光(正确地说应为直线偏光)。在某一方向(例如纵方向)上振动的偏光,无法通过限制在其垂直方向(横方向)上振动的偏光过滤器。(→③
(Mirror Surface Rejection:镜面体光泽清除)页)和作为对射型配件的防止相互干扰过滤器就是应用了这种原理。
②光源
光的点亮方式〈脉冲变调光〉
多数光电传感器采用脉冲变调光,基本以一定周期反复投光。
由于很容易排除杂乱光的影响,所以可以实现长距离检测。在带防止相互干扰功能的类型中,投光的周期会根据干扰光和杂乱光而在一定范围内变化。
〈直流光〉
是连续投射一定光量的光线,在标记传感器等部分机型中使用。能得到高速响应性,但有检测距离短,容易受杂乱光影响等缺点。
光源色与种类
③光纤型构造
由于检测部(光纤)中完全没有电气部分,所以耐干扰等耐环境性良好。
E3X-DA-S(数字放大器)
检测原理
光纤由中间的核心和外围部分曲折率较小的外包金属构成。
如果光线入射到核心部分,光线将会在与外包金属的交界面上一边反复进行全反射,一边行进。通过光纤内部从端面发出的光线以约60°的角度扩散,照射到检测物体上。
距离设定型光电传感器主要以三角测距为检测原理。下图所示的是三角测距的原理。从投光
元件投射的光线将在检测物体上扩散反射。反射光将通过受光透镜在位置检测元件(输出符合光线位置信号的半导体元件)上成像。检测物体在靠近光学系统的位置A的情况下,反射光会在位置检测元件的a位置上成像。在离光学系统较远的位置B的情况下,反射光将在b位置上成像。因此,通过测定位置检测元件上的成像位置,可以检测与检测物体的距离。
光电传感器分类
①按检测方式分类(1)对射型检