You probably do not come from: China.  If necessary, change to: United States

光电传感器简介

所有光电传感器都包含相同的基本组件:

  • 外壳 – 不同形状、尺寸和结构材料
  • 基本传感器元件 – 根据采用的技术而异,但都包含镜头系统
  • 电子器件 – 评估传感器的检测信息
  • 电气连接 – 提供电源和信号

为了合理使用光电传感器,有必要了解电磁辐射频谱。易福门光电传感器采用可见光(主要是红色光)和红外光工作。

可见红色光
最好的“全能”光类型,建议用于大多数应用。大多数易福门传感器使用可见红色光。
优势 劣势

易于近距离查看,因此用作安装辅助装置时非常实用

在远距离会受颜色影响

红外光
优势 劣势

在大多数检测范围中都会受颜色影响

适合在脏污环境使用 – 可穿透粉尘、雾、蒸汽等

人眼不可见,安装更困难

激光
优势 劣势

检测远距离的小型物体

光斑小,可实现精确的开关点

明亮的可见红色光束可辅助安装

激光LED通常比标准可见红色光或红外LED价格更高

术语

有效光束 – 必须完全遮挡才能使传感器输出更改状态的光束区域。当光束被破坏时进行开关操作的传感器(即对射式传感器和偏振镜反射式传感器)有有效光束,而直接在目标上反射光的传感器(即漫反射式传感器)则没有有效光束。

亮通 – 当接收器检测到光时输出更改状态。

暗通 – 当接收器未检测到光时输出更改状态。

过量增益 – 传感器实际接收到的光能与更改输出状态所需光能的比值。增益值1为切换输出所需的最小值。任意高于该阈值的数值都被视为过量增益。该参数在确定传感器在脏污区域是否正常运行时非常实用。

所需最大过量增益 工作环境
1.5X 洁净空气:镜头或反射器上无污物
5X 轻度脏污:镜头或反射器上有轻度粉尘、污物、油、水分等;镜头定期清洁。
10X 中等脏污:镜头或反射器上有明显的脏污,但未被完全遮挡;镜头偶尔或视需要清洁。
50X 严重脏污:镜头严重污染;镜头存在严重的雾、雾气、粉尘、烟或油膜,镜头极少清洁。

有效光束的直径一致,且约等于发射器和接收器镜头的直径。只要目标至少与有效光束一样大,输出就会在目标遮挡光束时更改状态。

对射式传感器的输出:

  • 当目标 不存在时,亮通输出开启
  • 当目标存在 时,暗通输出开启

安装注意事项

当安装多个对射式传感器时,应注意使传感器发射器的光束不会影响到其他接收器。简单的解决方案是将发射器和接收器按如图所示交替布置。

高反射率的物体经过光束时可能会将光反射到不相关的接收器,导致错误信号。简单的解决方案是在传感器之间放置光栅,阻止离散的光反射。

由于阳光包含与光电发射器相同的光波长,因此非常明亮的环境光通常会误导接收器。这种情况常见于光电传感器用于车库开门器的情形,特定角度的阳光会影响门操作。可能的解决方案包括调整传感器角度、加装光栅或调换发射器和接收器位置。

偏振镜反射式传感器的有效光束是锥形的。在靠近传感器的位置,光束约为发射器镜头的尺寸。而在靠近反射器的位置,则约为反射器的尺寸。这意味着其可以检测靠近传感器(不必靠近接收器)的小物体。

偏振镜反射式传感器的输出:

  • 当目标 不存在时,亮通输出开启
  • 当目标存在时,暗通输出开启

偏振镜反射式传感器需要使用棱镜反射镜。根据设计,这些反射镜可将入射光束旋转90度。传感器配备棱镜反射镜时,可使光波沿同一方向传播。反射镜通过将光波旋转,使其匹配接收器上滤光镜的朝向。

光亮目标可能会向传感器反射回高强度光,但由于该光的方向未被调制,因此光亮目标不会造成错误信号。

目标影响:

大型物体反射更多的光,因而对应的检测范围也更大。

对于采用可见红色光的传感器,淡颜色物体的检测范围大于暗颜色的物体。而红外光传感器受目标颜色的影响要小得多。光亮表面的物体的检测范围大于平面或哑光表面的物体。

平滑表面的反射性比粗糙表面更佳。例如,平滑的蓝色塑料目标反射的光比蓝色的天鹅绒目标更多。

对于扁平物体,与传感器垂直时反射的光比成其他夹角时更多。同样地,非扁平物体倾向于将光从传感器反射走,从而造成能量损失并减小检测范围。

背景干扰
漫反射式传感器可检测所有反射至接收器的光,不受反射光来源的影响。当背景反射性高于目标以及目标与背景非常靠近时,反射自背景的光与反射自目标的光相同,并带来严重的困扰。

如何减少背景检测:

  1. 喷涂暗色消光涂料
  2. 更改传感器相对于背景的角度
  3. 降低传感器的灵敏度,避开背景
  4. 使用内置背景抑制功能的漫反射式传感器

固定范围
发射器和接收器镜头的位置成一定夹角,构成检测区域。在检测区域中的物体反射光至接收器并被检测。检测区域外的物体(过近或过远)没有相应的几何结构,无法将光反射回接收器。该方法常用于短距离检测,且不可调。

三角测量原理
该技术使用2个接收元件实现背景抑制。通过使用电位器进行调节,将反射镜放置在特定位置,确定其中一个接收器检测到目标的点和另一个接收器检测到背景的点。将传感器放置在两点的中间。传感器通过评估接收到的光的角度,确定其来自目标还是背景。

二极管阵列
该方法与三角测量原理类似,但接收器为63个二极管阵列。额外的接收器可实现精确的背景抑制(即目标和背景可以非常靠近)。二极管阵列传感器配备微处理器,并通过按钮进行电子编程。

PMD飞行时间测量
PMD(光子混合设备)通过测量光从传感器传播到目标然后返回的时间,确定传感器与目标(以及传感器与背景)间的距离。

激光二极管生成调制的激光光束。目标反射的光通过镜头被引导至光敏芯片(PMD智能像素)。然后,该芯片对比入射光波,得出关于目标距离的结果。

Diagram of sensor using time of flight technology

光波从激光光源发出。当光从目标反射时,相位发生偏移,且与距离成正比。

该专有技术优势如下:

  • 可靠检测小型反射性目标
  • 不受颜色和角度影响,安装快速
  • 通过IO-Link获取测得的距离信息

易福门的ODG、O1D、O5D和OID激光测距传感器都使用该技术。