光電傳感器知識

光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器.光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾

燈做為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器'>光電傳感器的雛形。

LED(發(fā)光二極管)

發(fā)光二極管最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管做為指示燈來用。LED就是一種半導(dǎo)體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當(dāng)給LED通電流時，它會發(fā)光。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用LED的光電傳感器'>光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不象白熾燈那樣，LED抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當(dāng)于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的

一部分。(激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產(chǎn)生幾倍的光能，并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測距離)。LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光，也能發(fā)射可見的綠光、黃光、紅光、藍(lán)光、藍(lán)綠光或白光。

經(jīng)調(diào)制的LED傳感器

1970年，人們發(fā)現(xiàn)LED還有一個比壽命長更好的優(yōu)點(diǎn)，就是它能夠以非?？斓乃俣葋黹_關(guān)，開關(guān)速度可達(dá)到KHz。將接收器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率，那么它就只能對以此頻率振動的光信號進(jìn)行放大。

我們可以將光波的調(diào)制比喻成無線電波的傳送和接收。將收音機(jī)調(diào)到某臺，就可以忽略其他

的無線電波信號。經(jīng)過調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接收器就相當(dāng)于收音機(jī)。

人們常常有一個誤解：認(rèn)為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會很強(qiáng)。經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器'>光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關(guān)系。一個LED發(fā)出的光能很少，經(jīng)過調(diào)制才將其變得能量很高。一個未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距

鏡頭的機(jī)械屏蔽手段，使接收器只能接收到發(fā)射器發(fā)出的光，才能使其能量變得很高。相比之下，經(jīng)過調(diào)制的接收器能忽略周圍的光，只對自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng)。

未經(jīng)調(diào)制的傳感器用來檢測周圍的光線或紅外光的輻射，如剛出爐的紅熱瓶子，在這種應(yīng)用場合如果使用其它的傳感器，可能會有誤動作。

如果一個金屬發(fā)射出的光比周圍的光強(qiáng)很多的話，那么它就可以被周圍光源接收器可靠檢測到。周圍光源接收器也可以用來檢測室外光。

但是并不是說經(jīng)調(diào)制的傳感器就一定不受周圍光的干擾，當(dāng)使用在強(qiáng)光環(huán)境下時就會有問題。例如，未經(jīng)過調(diào)制的光電傳感器'>光電傳感器，當(dāng)把它直接指向陽光時，它能正常動作。我們每個人都知道，用一塊有放大作用的玻璃將陽光聚集在一張紙上時，很容易就會把紙點(diǎn)燃。設(shè)想將玻璃替換成傳感器的鏡頭，將紙?zhí)鎿Q成光電三極管，這樣我們就很容易理解為什么將調(diào)制的接收器指向陽光時它就不能工作了，這是周圍光源使其飽和了。

調(diào)制的LED改進(jìn)了光電傳感器'>光電傳感器的設(shè)計，增大了檢測距離，擴(kuò)展了光束的角度，人們逐漸接受了這種可靠易于對準(zhǔn)的光束。到1980年，非調(diào)制的光電傳感器'>光電傳感器逐步就退出了歷史舞臺。

紅外光LED是效率最高的光束，同時也是在光譜上與光電三極管最匹配的光束。

但是有些傳感器需要用來區(qū)分顏色(如色標(biāo)檢測)，這就需要用可見光源。

在早期，色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源，使用光電池接收器，直到后來發(fā)明了高效的可見光LED?，F(xiàn)在，多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測距離，這是因?yàn)闄z測距離是一個非常重要的參數(shù)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動作非?？斓奈矬w，這些場合要求的響應(yīng)速度都非?？?。但是，現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非?？斓捻憫?yīng)速度，能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用。

超聲波傳感器

聲波傳感器所發(fā)射和接收的聲波，其振動頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計算聲波從發(fā)射，經(jīng)被測物反射回到接收器所需要的時間，來判斷物體的位置。對于對射式超聲波傳感器，如果物體擋住了從發(fā)射器到接收器的聲波，則傳感器就會檢測到物體。與光電傳感器'>光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測物透明度和反光率的影響，因此在許多使用超聲波傳感器的場合就不適合使用光電傳感器'>光電傳感器來檢測。