工業(yè)級紅外光電開關(guān)
紅外光電開關(guān)的工作原理
紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380nm-780nm，發(fā)射波長為780nm-1mm的長射線稱為紅外線，這里銷售的紅外線光電開關(guān)優(yōu)先使用的是接近可見光波長的近紅外線。
光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。安防系統(tǒng)中常見的光電開關(guān)煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機械臂的運動次數(shù)。
對射型光電開關(guān)：
由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會產(chǎn)生一個開關(guān)信號變化。特征：辨別不透明的反光物體；有效距離大，因為光束跨越感應(yīng)距離的時間僅一次；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中；裝置的消耗高，兩個單元都必須敷設(shè)電纜。
漫反射型光電開關(guān)：
是當(dāng)開關(guān)發(fā)射光束時，目標(biāo)產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成單個的標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)電開關(guān)有足夠的組合光返回接收器時，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化。特征：有效作用距離是由目標(biāo)的反射能力決定，由目標(biāo)表面性質(zhì)和和顏色決定；較小的裝配開支，當(dāng)開關(guān)由單個元件組成時，通常是可以達(dá)到粗定位；采用背景抑制功能調(diào)節(jié)測量距離；對目標(biāo)上的灰塵敏感和對目標(biāo)變化了的反射性能敏感。
鏡面反射型光電開關(guān)：
由發(fā)射器和接收器構(gòu)成的情況是一種標(biāo)準(zhǔn)配置，從發(fā)射器發(fā)出的光束在對面的反射鏡被反射，即返回接收器，當(dāng)光束被中斷時會產(chǎn)生一個開關(guān)信號的變化。光的通過時間是兩倍的信號持續(xù)時間。特征：辨別不透明的物體；借助反射鏡部件，形成高的有效距離范圍；不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中。
1.直接反射式光電開關(guān)
直接反射光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率較高時，直接反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。
產(chǎn)品1：M18漫反射距離可調(diào)型光電開關(guān)（NPN三極管驅(qū)動輸出）23元一個
檢測距離：30～300毫米（可以通過背后的白色電位器調(diào)節(jié)）
被檢測物最小直徑：5毫米
指向角度：小于5度
工作電壓：6～36V直流
工作電流：小于8毫安
輸出驅(qū)動電流：300毫安
溫度范圍：－25～70度
這是一種應(yīng)用最為廣泛的光電開關(guān)，它的直徑為18毫米，固定時只要在設(shè)備外殼上打一個18毫米的園孔就能輕松固定，長度約75毫米，背后有工作指示燈，當(dāng)檢測到物體時紅色LED點亮，平時處于熄滅狀態(tài)，非常直觀，引線長度為100毫米。
檢測距離和工作電壓有關(guān)，當(dāng)工作電壓為7V時，人手在4.5厘米時工作指示燈點亮，當(dāng)工作電壓為12V時，人手在10厘米時工作指示燈點亮。
這種光電開關(guān)的輸出采用NPN型三極管集電極開漏輸出模式，也就是說模塊的黑線就是三極管的集電極，如果模塊檢測到信號，三極管就會導(dǎo)通，將黑線下拉到地電平，黑線和棕線之間就會出現(xiàn)電源電壓，如果電源是12V的那么這個電壓就是12V，如果電源是24V這個電壓就是24V，一般三極管的驅(qū)動能力約100毫安左右，所以可以直接驅(qū)動繼電器等小功率負(fù)載。如果客戶希望得到的是一個電壓信號，可以在黑線和棕線之間接一個1K的電阻，這時模塊沒有信號時，黑線就是電源＋電壓，模塊檢測到信號時黑線跳變成電源地（實際是0.2V，三極管的導(dǎo)通壓降）。
2.反射板反射式光電開關(guān)
反射板反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射板，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。
產(chǎn)品2：反射板反射光電開關(guān)（繼電器常開常閉接點輸出）39元一套
檢測距離：最大值4米
被檢測物最小直徑：5毫米
指向角度：小于5度
工作電壓：最大10～30V直流，標(biāo)準(zhǔn)12～24V
工作電流：無檢測物體 5毫安，有檢測物體遮擋 12V時30毫安；24V時50毫安（有物體遮擋時內(nèi)部繼電器吸合）
輸出方式：繼電器常開轉(zhuǎn)常閉接點
觸點容量：3A/250V
溫度范圍：－25～70度
探測靈敏度：可以電位器調(diào)節(jié)
反射板反射式光電開關(guān)集發(fā)射和接收一體化，使用和安裝非常方便，精心設(shè)計的光路經(jīng)過透鏡聚焦配合特制的反射板反射，可以達(dá)到4米的檢測距離，在很多場合可以替代紅外對射，并且采用繼電器輸出。
產(chǎn)品正面有紅色LED指示，沒有遮擋物體時處于熄滅狀態(tài)，有遮擋物體時立即點亮，非常直觀，引線長度為100毫米，其中棕色線是正24V，藍(lán)線是電源地線，灰線是繼電器觸點的公共端，白線是繼電器觸點的常閉，黑線是繼電器觸點的常開觸點。
3.對射式光電開關(guān)
對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(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)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體是不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。
產(chǎn)品3：5米 對射型光電開關(guān)（繼電器常閉接點輸出）43元一對
檢測距離：5米
被檢測物：直徑14.8mm以上的不透明體
指向角度：5度
發(fā)射端工作電壓：10～30V直流
接收端工作電壓：10～30V直流
發(fā)射端工作電流：12V時 4毫安 24V時8毫安
接收端工作電流：無遮擋內(nèi)部繼電器吸合：12V時18毫安 24V時32毫安20毫安 無遮擋：12V時1.5毫安 24V時6毫安
輸出方式：繼電器常閉接點
觸點容量：3A/250V
溫度范圍：－25～70度
產(chǎn)品4：20米紅外對射型光電開關(guān)（繼電器驅(qū)動輸出）52元一對
這是一種可以適合室外工作的紅外對射開關(guān)，具備一定的防水和抗環(huán)境光線干擾的性能，檢測距離為20米，直流12～24V供電，比較安全，輸出是繼電器常開轉(zhuǎn)常閉觸點，靈活方便。
性能參數(shù)：
外形尺寸：76*49*30mm
紅外頻率：1.92KHz
紅外波長：940nm
對射距離：有效距離20米，最大距離30米
對射夾角：小于正負(fù)10度
工作溫度：-20℃～70℃
發(fā)射電流：12V時26毫安，24V時35毫安
接收電流：27毫安
最大負(fù)載：繼電器可以控制30V以下電流小于1A的負(fù)載
性能特點：
1.由于在接收電路中加入了AGC控制電路，使得接收靈敏度大大加強。
2.本產(chǎn)品外殼采用工程塑料，并加入特殊配方，使得外殼更堅硬，在強烈陽光下曝曬都不退色,抗老化。
3.本產(chǎn)品在電路設(shè)計中加入抗干擾功能，使得本產(chǎn)品在陽光直射和大雨、大霧環(huán)境下的影響較少
紅外發(fā)射器的工作電壓為12～24伏直流電壓，電壓超過26伏會損壞紅外發(fā)射器，推薦工作電壓為12伏直流。當(dāng)發(fā)射器接通工作電壓后，發(fā)射板上的紅色LED就會點亮。紅外發(fā)射器的發(fā)射距離和它的工作電壓密切相關(guān)，在12伏直流電壓下，對射距離約為10米左右，在24伏直流工作電壓時對射距離為20米。當(dāng)在大雨、大霧等情況下，距離會減少30%左右。
接收器的上有三個紅色的LED指示燈，LED1是電源指示，接通電源就點亮，LED2和LED3是動作指示，沒有遮擋物體時LED2熄滅，當(dāng)有遮擋物體時LED2點亮，同時繼電器切換動作，繼電器可以通過輸出模式切換跳線帽來切換常開還是常閉模式，默認(rèn)發(fā)貨是常開模式，繼電器吸合后通過接線柱輸出一個閉合信號，可以用于觸發(fā)報警器等設(shè)備。LED3是信號強弱指示燈，LED3點亮表示調(diào)試正常。
材料清單：
1。紅外發(fā)射器和接收器及相應(yīng)外殼
2。安裝螺絲及膨脹管若干
3。安裝說明書一張
4。包裝紙盒一個
5。防水橡膠密封圈兩個
安裝注意事項：
安裝高度應(yīng)該離地面大于20厘米，盡量避免陽光直射的位置，發(fā)射和接收器之間距離最好大于2米，并且要垂直放置，接線柱必須位于下方，防水橡膠密封圈必須安裝否則失去防水性能，發(fā)射和接收必須處于同一水平線正對安裝，當(dāng)靈敏度不夠時可以嘗試取下發(fā)射和接收的蘑菇形聚光透鏡改善性能。
產(chǎn)品5：220V交流 50米 對射型光電開關(guān)（繼電器常開/常閉觸點輸出）119元一對
檢測距離：50米
被檢測物最小直徑：5毫米
指向角度：5度
工作電壓：220V交流
輸出驅(qū)動電流：3安
溫度范圍：－25～70度
這是國內(nèi)同規(guī)格中對射距離最遠(yuǎn)的產(chǎn)品，標(biāo)稱距離為50米，實際距離可以達(dá)到70米，采用大透鏡優(yōu)化光路設(shè)計，發(fā)射和接收端直接使用220V交流電供電，輸出為繼電器觸點，一組常開轉(zhuǎn)常閉觸點，帶接線柱，產(chǎn)品上有工作指示燈。
產(chǎn)品6：長距離紅外反射檢測傳感器 39元一個
模塊體積大小46x32x17mm
紅外線反射型傳感器實際上是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，它內(nèi)部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平信號輸出。由于紅外線反射型傳感器內(nèi)部采用了低功耗器件和抗干擾電路，所以工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于各種自動檢測，自動報警和自動控制等裝置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自動干手器，自控水龍頭，感應(yīng)門鈴，倒車告警電路。
紅外線反射型傳感器的外形和引線見上圖，外殼的側(cè)面設(shè)有狀態(tài)指示燈和靈敏度調(diào)節(jié)孔，一只紅色的發(fā)光管用來作為狀態(tài)指示，沒有檢測到反射物體時熄滅，有反射物時點亮發(fā)光。
靈敏度調(diào)節(jié)孔用來調(diào)節(jié)反射檢測距離，順時針調(diào)距離增大，逆時針調(diào)距離減小。紅外線反射型傳感器通過一條1.5米的雙芯屏蔽線做為輸出引線，其中紅色線為電源正極，藍(lán)色線為輸出端，黃色接電源負(fù)極。藍(lán)色線靜態(tài)時為低電平，有反射物時輸出高電平，最大輸出電流大于3mA。實際應(yīng)用時，如需加長引出線，可選用相同材質(zhì)的雙芯屏蔽線即可。
紅外線反射型傳感器的電參數(shù)：工作電壓5～12V，極限電壓15V，工作電流5～20mA，最大30mA，對應(yīng)檢測距離為0～100㎝。
紅外線反射型傳感器的輸出端內(nèi)部電路見上圖，由于考慮器件的通用性和輸出保護措施，加入了限流保護電路，當(dāng)外接負(fù)載超過額定值時啟動保護，自動減小輸出電流，以保護組件和外部負(fù)載的安全。
當(dāng)紅外線反射型傳感器接通電源后，即從模塊內(nèi)部的紅外線反射管向前方發(fā)射38KHZ的調(diào)制紅外線，一旦有物體或人體進(jìn)入有效范圍內(nèi)時，紅外線就會有一部分被反射回來，被與發(fā)射管同排安裝的光敏接收管收到并轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號后，由模塊內(nèi)部電路進(jìn)行放大，解調(diào)，整形，比較處理后，在輸出端給出高電平信號。
紅外線反射型傳感器的檢測距離與工作電壓密切相關(guān)。工作電壓越高，紅外線反射功率越強，檢測距離就越遠(yuǎn)；反之，電壓低，檢測距離就相對較近，還有檢測距離和被檢測物體的大小和反射紅外線能力密切相關(guān)！一般來說，顏色淡的物體反射紅外線的能力強些，最大檢測距離也會遠(yuǎn)一些。
由于紅外線反射型傳感器使用了調(diào)制技術(shù)和采用進(jìn)口帶補償?shù)目垢蓴_器件，在一定程度上解決了抗干擾的問題，如白天、黑夜的靈敏度基本保持一致，這是其它產(chǎn)品所無法比擬的，但由于未加入密碼電路，故在離頻閃的日光燈較近距離時（2米以內(nèi)），紅外線反射型傳感器會有同步的輸出，使用時請注意回避正對日光燈（不包括用電子變壓器啟動的日光燈）。
紅外線反射型傳感器的應(yīng)用舉例：
1，自動取款機的保護玻璃控制器
當(dāng)有人站在取款機前時紅外線反射型傳感器輸出高電平，并通過RC網(wǎng)絡(luò)延時數(shù)秒，確認(rèn)來人是取款而不是經(jīng)過時，給PC機送去高電平，由PC控制電機啟動，保護玻璃抬起。當(dāng)取款人走后，紅外線反射型傳感器轉(zhuǎn)為低電平，RC網(wǎng)絡(luò)在數(shù)秒后也輸出低電平，PC再控制電機使保護玻璃降下來。從而完成對自動取款機的保護。見圖3。
2，自動干手機
自動干手機是一種使用很普遍的電器，用來干燥手或物品。在這里紅外線反射型傳感器直接通過延時電路控制固態(tài)繼電器，帶動電爐絲和風(fēng)扇工作（見圖4）
同樣的電路，將負(fù)載換成電磁閥，就可以組成沖便衛(wèi)生潔具。
3，阻擋物識別器
圖5是紅外線反射型傳感器用于汽車玩具的控制，當(dāng)前方有阻擋物時， D1紅外線反射型傳感器會輸出控制信號，停止前行并自動后退或轉(zhuǎn)彎。使玩具具有智能化，現(xiàn)在部分出口玩具已裝備有此種電路。電路中D1是運轉(zhuǎn)
D2電機，D2是轉(zhuǎn)向電機。三極管均為高放大倍數(shù)的大功率管。將電路加以改進(jìn)后可用做汽車倒車距離告警器。
4，計數(shù)傳感器
在一些設(shè)備或流水線上需要對產(chǎn)量或流量進(jìn)行統(tǒng)計，用紅外線反射型傳感器可以直接作為傳感器件。再利用LED2六位計數(shù)器即可組成完整的計數(shù)系統(tǒng)，用于監(jiān)控生產(chǎn)情況。參考電路見圖6。
5，入侵報警器
將紅外線反射型傳感器安裝在門窗的兩側(cè)或通道的位置，當(dāng)有人進(jìn)入時紅外線反射型傳感器就會檢測出來，并且啟動警報系統(tǒng)工作。由于紅外線反射型傳感器發(fā)出的是紅外線，所以不易察覺故具有很強的隱蔽性。在這時紅外線反射型傳感器甚至可組成對射的檢測系統(tǒng)，以提高控制范圍。
注意事項：
1， 在紅外線反射型傳感器的前方或側(cè)面不應(yīng)有大面積的阻擋物或反射物，以免影響其正常工作。
2， 外界的各種顏色因?qū)t外線的反射效率不同，表現(xiàn)出的檢測距離也不一樣。如我們站在紅外線反射型傳感器的前方，身著淺色（白、灰、黃）和身著深色（黑、藍(lán)、紫）時會造成檢測距離的不同，此屬正�，F(xiàn)象。
3， 紅外線反射型傳感器的檢測距離于工作電壓有關(guān)，電壓越高距離越遠(yuǎn)。
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