光電傳感器原理

光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3部分組成。

光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小。近年來(lái)，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，在各種輕工自動(dòng)機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用。

光電傳感器原理圖

1 光電式帶材跑偏檢測(cè)器

帶材跑偏檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)帶型材料在加工中偏離正確位置的大小及方向，從而為糾偏控制電路提供糾偏信號(hào)，主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產(chǎn)過(guò)程中。

光電式帶材跑偏檢測(cè)器原理如圖1所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)透鏡1會(huì)聚為行光束，投向透鏡2，隨后被會(huì)聚到光敏電阻上。在平行光束到達(dá)透鏡2的途中，有部分光線受到被測(cè)帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量減少。
? ? ? ?圖1 帶材跑偏檢測(cè)器工作原理

圖2為測(cè)量電路簡(jiǎn)圖

? ? ? ?R1、R2是同型號(hào)的光敏電阻。R1作為測(cè)量元件裝在帶材下方，R2用遮光罩罩住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置（ 中間位）時(shí)，由R1、R2、R3、R4組成的電橋平衡，使放大器輸出電壓U0為0。當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減少，光敏電阻R1阻值減少，電橋失去平衡。差動(dòng)放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負(fù)值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時(shí)，U0為正值。輸出信號(hào)U0一方面由顯示器顯示出來(lái)，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號(hào)。圖2 帶材跑偏檢測(cè)器測(cè)量電路

2 包裝充填物高度檢測(cè)

用容積法計(jì)量包裝的成品，除了對(duì)重量有一定誤差范圍要求外，一般還對(duì)充填高度有一定的要求，以保證商品的外觀質(zhì)量，不符合充填高度的成品將不許出廠。圖3所示為借助光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度的原理。當(dāng)充填高度h偏差太大時(shí)，光電接頭沒有電信號(hào)，即由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將包裝物品推出進(jìn)行處理。圖3 利用光電檢測(cè)技術(shù)控制充填高度

3 光電色質(zhì)檢測(cè)

圖4為包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理。若包裝物品規(guī)定底色為白色，因質(zhì)量不佳，有的出現(xiàn)泛黃，在產(chǎn)品包裝前先由光電檢測(cè)色質(zhì)，物品泛黃時(shí)就有比較電壓差輸出，接通電磁閥，由壓縮空氣將泛黃物品吹出。圖4 包裝物料的光電色質(zhì)檢測(cè)原理

4 彩塑包裝制袋塑料薄膜位置控制

圖5為包裝機(jī)塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理。

? ? ? ?成卷的塑料薄膜上印有商標(biāo)和文字，并有定位色標(biāo)。包裝時(shí)要求商標(biāo)及文字定位準(zhǔn)確，不得將圖案在中間切斷。薄膜上商標(biāo)的位置由光電系統(tǒng)檢測(cè)，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器。薄膜上色標(biāo)（ 不透光的一小塊面積，一般為黑色）未到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透過(guò)薄膜而使電磁離合器有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，薄膜上的色標(biāo)到達(dá)定位色標(biāo)位置時(shí)，因投光器的光線被色標(biāo)擋住而發(fā)出到位的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)光電變換、放大后，使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準(zhǔn)確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。

? ? ? ?圖5 薄膜位置控制系統(tǒng)示意圖

當(dāng)薄膜上的色標(biāo)未到達(dá)光電管時(shí)，光電繼電器線圈無(wú)電流通過(guò)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)薄膜繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)色標(biāo)到達(dá)光電管位置時(shí)，光電繼電器線圈有電流，伺服電機(jī)立即停轉(zhuǎn)，因而薄膜就停在那一個(gè)位置。當(dāng)切斷動(dòng)作完成后，又使伺服電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖6所示。

? ? ? ?圖6 薄膜位置控制示意圖

5 其他方面的應(yīng)用

利用光電開關(guān)還可以進(jìn)行產(chǎn)品流水線上的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、對(duì)裝配件是否到位及裝配質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，例如灌裝時(shí)瓶蓋是否壓上、商標(biāo)是否漏貼（見圖7），以及送料機(jī)構(gòu)是否斷料（見圖8）等。圖7 瓶子灌裝檢測(cè)示意圖；圖8 送料機(jī)構(gòu)檢測(cè)示意圖

此外，利用反射式光電傳感器可以檢測(cè)布料的有無(wú)和寬度。利用遮擋式光電傳感器檢測(cè)布料的下垂度，其結(jié)果可用于調(diào)整布料在傳送中的張力，利用安裝在框架上的反射式光電傳感器可以發(fā)現(xiàn)漏裝產(chǎn)品的空箱，并利用油缸將空箱推出。

6 結(jié)束語(yǔ)

可以預(yù)見，隨著自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，光電傳感器在輕工自動(dòng)生產(chǎn)線上作為檢測(cè)裝置將獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
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