PLC與接近、光電開關(guān)的接線問題.doc

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PLC與接近、光電開關(guān)的接線問題 　一:引言 　　PLC的數(shù)字量輸入接口并不復(fù)雜，我們都知道PLC為了提高抗干擾能力，輸入接口都采用光電耦合器來隔離輸入信號與內(nèi)部處理電路的傳輸。因此，輸入端的信號只是驅(qū)動光電耦合器的內(nèi)部LED導(dǎo)通，被光電耦合器的光電管接收，即可使外部輸入信號可靠傳輸。 　　目前PLC數(shù)字量輸入端口一般分單端共點(diǎn)與雙端輸入，各廠商的單端共點(diǎn)（Com）的接口有光電耦合器正極共點(diǎn)與負(fù)極共點(diǎn)之分，日系PLC通常采用正極共點(diǎn)，歐系PLC習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；日系PLC供應(yīng)歐洲市場也按歐洲習(xí)慣采用負(fù)極共點(diǎn)；為了能靈活使用又發(fā)展了單端共點(diǎn)（S/S）可選型，根據(jù)需要單端共點(diǎn)可以接負(fù)極也可以接正極。 　　由于這些區(qū)別，用戶在選配外部傳感器時接法上需要一定的區(qū)分與了解才能正確使用傳感器與PLC為后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。 　二：輸入電路的形式 　　1、輸入類型的分類 　　PLC的數(shù)字量輸入端子，按電源分直流與交流，按輸入接口分類由單端共點(diǎn)輸入與雙端輸入，單端共點(diǎn)接電源正極為SINK（sink Current 拉電流），單端共點(diǎn)接電源負(fù)極為SRCE（source Current 灌電流）。 　　2、術(shù)語的解釋 　　SINK漏型 　　SOURCE源型 　　SINK漏型為電流從輸入端流出，那么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源正極，可接NPN型傳感器。 　　SOURCE源型為電流從輸入端流進(jìn)，那么輸入端與電源正極相連即可，說明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源負(fù)極，可接PNP型傳感器。 　　國內(nèi)對這兩種方式的說法有各種表達(dá)： 　　1）、根據(jù)TI的定義，sink Current 為拉電流，source Current為 灌電流， 　　2）、由按接口的單端共點(diǎn)的極性，共正極與共負(fù)極。這樣的表述比較容易分清楚。 　　3）、SINK為NPN接法，SOURCE為PNP接法（按傳感器的輸出形式的表述）。 　　4）、SINK為負(fù)邏輯接法，SOURCE為正邏輯接法（按傳感器的輸出形式的表述）。 　　5）、SINK為傳感器的低電平有效，SOURCE為傳感器的高電平有效（按傳感器的輸出狀態(tài)的表述）。 　　這種表述的筆者接觸的最多，也是最容易引起混淆的說法。 　　接近開關(guān)與光電開關(guān)三、四線輸出分NPN與PNP輸出，對于無檢測信號時NPN的接近開關(guān)與光電開關(guān)輸出為高電平（對內(nèi)部有上拉電阻而言），當(dāng)有檢測信號，內(nèi)部NPN管導(dǎo)通，開關(guān)輸出為低電平。 　　對于無檢測信號時PNP的接近開關(guān)與光電開關(guān)輸出為低電平（對內(nèi)部有下拉電阻而言），當(dāng)有檢測信號，內(nèi)部PNP管導(dǎo)通，開關(guān)輸出為高電平。 　　以上的情況只是針對，傳感器是屬于常開的狀態(tài)下。目前可廠商生產(chǎn)的傳感器有常開與常閉之分；常閉型NPN輸出為低電平，常閉型PNP輸出為高電平。因此用戶在選型上與供應(yīng)商配合上經(jīng)常產(chǎn)生偏差。 　　另一種情況，用戶也遇到SINK接PNP型傳感器，SOURCE接NPN型傳感器，也能驅(qū)動PLC接口，對于PLC輸入信號狀態(tài)則由PLC程序修改。原因是傳感器輸出有個上拉電阻與下拉電阻的緣故，對于集電極開路的傳感器，這樣的接法是無效的；另外輸出的上拉電阻與下拉電阻阻值與PLC接口漏電流參數(shù)有很大關(guān)系。并非所有的傳感器與PLC都可以通用，對于此類問題可以參考筆者的另一文《接近開關(guān)、光電開關(guān)的輸出與負(fù)載接口問題》，在此不再贅述。 　　SINK漏型、SOURCE源型在下文有詳細(xì)圖解描述。 三、按電源配置類型 　　3.1、直流輸入電路 　　如圖1，直流輸入電路要求外部輸入信號的元件為無源的干接點(diǎn)或直流有源的無觸點(diǎn)開關(guān)接點(diǎn)，當(dāng)外部輸入元件與電源正極導(dǎo)通，電流通過R1，光電耦合器內(nèi)部LED，VD1（接口指示）到COM端形成回路，光電耦合器內(nèi)部接收管接受外部元件導(dǎo)通的信號，傳輸?shù)絻?nèi)部處理；這種由直流電提供電源的接口方式，叫直流輸入電路；直流電可以由PLC內(nèi)部提供也可以外接直流電源提供給外部輸入信號的元件。R2在電路中的作用是旁路光電耦合器內(nèi)部LED的電流，保證光電耦合器LED不被兩線制接近開關(guān)的靜態(tài)泄漏電流導(dǎo)通。 　　3.2、交流輸入電路 　　如圖2，交流輸入電路要求外部輸入信號的元件為無源的干接點(diǎn)或交流有源的無觸點(diǎn)開關(guān)接點(diǎn)，它與直流接口的區(qū)分在光電耦合器前加一級降壓電路與橋整流電路。外部元件與交流電接通后，電流通過R1，C2經(jīng)過橋整流，變成降壓后的直流電，后續(xù)電路的原理與直流的一致。交流PLC主要適用相對環(huán)境惡劣，，布線技改變動不大等場合；如接近開關(guān)就用交流兩線直接替代原來行程開關(guān)。 　　4：按端口類型 　　4.1單端共點(diǎn)（Comcon）數(shù)字量輸入方式 　　為了節(jié)省輸入端子，單端共點(diǎn)輸入的結(jié)構(gòu)是在PLC內(nèi)部將所有輸入電路（光電耦合器）的一端連接在一起接到標(biāo)示為COM的內(nèi)部公共端子（internal comcon terminal），各輸入電路的另一端才接到其對應(yīng)的輸入端子X0、X1、X2、....，com共點(diǎn)與N個單端輸入就可以做N個數(shù)字量的輸入(N+1個端子)，因此我們稱此結(jié)構(gòu)為"單端共點(diǎn)"輸入。 用戶在做外部數(shù)字量輸入組件的接線時也需要同樣的作法，需要將所有輸入組件的一端連接在一起，叫輸入組件的的外部共線（external comcon wire）；輸入組件的另一端才接到PLC的輸入端子X0、X1、X2、....。 如果COM為電源24V+（正極），外部共線就要接24V-（負(fù)極），此接法稱SINK（sink Current 拉電流）輸入方式；也稱之PLC接口共電源正極。 如果COM為電源24V-（負(fù)極），外部共線就要接24V+（正極），此接法稱SRCE（source Current 灌電流）輸入方式；也稱之PLC接口共電源負(fù)極。 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，可接NPN型傳感器，即X端口與負(fù)極相連。 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，可接PNP型傳感器。即X端口與整機(jī)極相連。 為了適應(yīng)各地區(qū)的使用習(xí)慣,內(nèi)部公共端子有的廠家的PLC是采用S/S端子，此端子可以與電源的24V+（正極）或24V-（負(fù)極）相連，結(jié)合外部共線接線變化使PLC可以 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，可接NPN型傳感器和SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，可接PNP型傳感器。較采用COM端的PLC更靈活。S/S端子的發(fā)展是為了適用日系與歐系PLC混合使用工控場合,起到通用的作用,S/S端子也稱之 SINK/SRCE可切換型。 （外部輸入組件可以為按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、舌簧開關(guān)、霍爾開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、光幕傳感器、繼電器觸點(diǎn)、接觸器觸電等開關(guān)量的元件。） 　　4.1.1 SINK（sink Current 拉電流）輸入方式 ●單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V+，外部共線→24V-）。如圖3: 　　4.1.2 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式 ● 單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V-，外部共線→24V+）。如圖4: 　　4.1.3 SINK/SRCE可切換輸入方式 　　S/S端子與COM端不同的是,COM是與內(nèi)部電源正極或負(fù)極固定相連，S/S端子是非固定相連的，根據(jù)需要才與內(nèi)部電源或外部電源的正極或者負(fù)極相連。 ● 單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子S/S→24V+，外部共線→24V-）。 ● 單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子S/S→24V-，外部共線→24V+）。 　 4.1.4：當(dāng)有源輸入元件(霍爾開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、光幕傳感器等)數(shù)量比較多，消耗功率比較大，PLC內(nèi)置電源不能滿足時，需要配置外置電源。根據(jù)需求可以配24VDC，一定功率的開關(guān)電源。外置電源原則上不能與內(nèi)置電源并聯(lián)，根據(jù)COM與外部共線的特點(diǎn)， SINK（sink Current 拉電流）輸入方式時，外置電源與內(nèi)置電源正極相連接； SRCE（source Current 灌電流）輸入方式時，外置電源與內(nèi)置電源負(fù)極相連接。 4.1.5：簡單判斷SINK（sink Current 拉電流）輸入方式，只需要Xn端與負(fù)極短路，如果接口指示燈亮就說明是SINK輸入方式。共正極的光藕合器，可接NPN型的傳感器。 SRCE（source Current 灌電流）輸入方式，將Xn端與正極短路，如果接口指示燈亮就說明是SRCE輸入方式。共負(fù)極的光藕合器，可接PNP型的傳感器。 4.1.6：對于2線式的開關(guān)量輸入，如果是無源觸點(diǎn)，SINK與SRCE按上圖的輸入元件接法，對于2線式的接近開關(guān)，需要判斷接近開關(guān)的極性，正確接入。我公司部分2線式的LJK系列接近開關(guān)也有不分極性即可接入接口的，具體參考附帶產(chǎn)品說明書。 4.2、超高速雙端輸入電路 主要用于硬件高速計(jì)數(shù)器（HHSC）的輸入使用，接口電壓為5VDC，在應(yīng)用上為確保高速及高噪音抗性通常采用雙線驅(qū)動方式（Line-Drive）。如果工作頻率不高與噪音低也可以采用5VDC的單端SINK或者SRCE接法，串聯(lián)一個限流電阻轉(zhuǎn)換成24VDC的單端SINK或者SRCE接法。 4.2.1、雙輸入端雙線驅(qū)動方式（Line-Drive）。 4.2.2、5VDC的單端SINK或者SRCE接法。 4.2.3、24VDC的單端SINK或者SRCE接法。 注：24VDC供電的傳感器,在輸入回路上需要串聯(lián)限流電阻，R1為10Ω，R2為2KΩ，不串聯(lián)限流電阻，將燒毀接口回路，限流電阻取值2.7KΩ。 四：外部輸入元件 1：無源干接點(diǎn)（按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、舌簧磁性開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等） 無源干接點(diǎn)比較簡單，接線容易。不存在電源的極性，壓降等因素，上圖3-6中的輸入元件這是此類型。這里不重復(fù)介紹。 2：有源兩線制傳感器（接近開關(guān)、有源舌簧磁性開關(guān)） 有源兩線接近開關(guān)分直流與交流，此傳感器的特點(diǎn)就是兩根線，傳器輸出端導(dǎo)通后，為了保證電路正常工作需要一個保持電壓來維持電路工作，通常在3.5-5V的壓降，靜態(tài)泄露電流要小于1mA，這個指標(biāo)很重要；如果過大，在接近開關(guān)沒檢測信號時，就使PLC的輸入端的光電耦合器導(dǎo)通。我公司的LJK系列兩線制接近開關(guān)靜態(tài)泄露電流控制在0.35-0.5mA之間適應(yīng)各類型PLC。 直流兩線制接近開關(guān)分二極管極性保護(hù)與橋整流極性保護(hù)，前者在接PLC時需要注意極性，后者就不需要注意極性。有源舌簧磁性開關(guān)主要用在汽缸上做位置檢測，由于需要信號指示，內(nèi)部有雙向二極管回路，因此也不需要注意極性；交流兩線制接近開關(guān)就不需要注意極性。如圖10： 2.1、單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V+，外部共線→24V-）。如圖11 2.2、單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V-，外部共線→24V+）。如圖12: 2.3、S/S端子接法參考圖5-圖6以及圖11-圖12。 3：有源三線傳感器（電感接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、霍爾接近開關(guān)、光電開關(guān)等） 直流有源三制線接近開關(guān)與光電開關(guān)輸出管使用三極管輸出，因此傳感器分NPN和PNP輸出，有的產(chǎn)品是四線制，有雙NPN或雙PNP，只是狀態(tài)剛好相反，也有NPN和PNP結(jié)合的四線輸出。 NPN型當(dāng)傳感器有檢測信號VT導(dǎo)通，輸出端OUT的電流流向負(fù)極，輸出端OUT電位接近負(fù)極，通常說的高電平翻轉(zhuǎn)成低電平。 PNP型當(dāng)傳感器有檢測信號VT導(dǎo)通，正極的電流流向輸出端OUT,輸出端OUT電位接近正極，通常說的低電平翻轉(zhuǎn)成高電平。 電路中三極管的發(fā)射極上的電阻為短路保護(hù)采樣電阻2-3Ω不影響輸出電流。三極管的集電極的電阻為上拉與下拉電阻，提供輸出電位，方便電平接口的電路，另一種輸出的三極管集電極開路輸出不接上拉與下拉電阻，更多問題可以參考《接近開關(guān)、光電開關(guān)的輸出與負(fù)載接口問題》的文章。 簡單說當(dāng)三極管VT導(dǎo)通,相當(dāng)與一個接點(diǎn)導(dǎo)通，如圖13： 3.1單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V+，外部共線→24V-）。如圖14: 2.2、單端共點(diǎn)SRCE輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V-，外部共線→24V+）。如圖15: 2.3、S/S端子接法參考圖5-圖6、圖11-圖12以及圖14-圖15。 五、結(jié)束語 PLC輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號形式的多樣性，因此在PLC輸入模塊接線前必要了解PLC輸入電路形式和傳感器輸出信號的形式，才能確保PLC輸入模塊接線正確無誤，在實(shí)際應(yīng)用中才能游刃有余，后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。 六、參考文獻(xiàn) 1：《接近開關(guān)、光電開關(guān)手冊》 TEOPTO 2005年電子版 2：《FETEK-PLC使用手冊》 3：《MITSUBISHI-PLC手冊》 4：《SIEMENS-PLC手冊》 光電開關(guān)原理 光電開關(guān)的定義：此種產(chǎn)品以光源為介質(zhì)、應(yīng)用光電效應(yīng)，當(dāng)光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來檢測對象的有無、大小和明暗，而向產(chǎn)生接點(diǎn)和無接點(diǎn)輸出信號的開關(guān)元件。光電開關(guān)包括幾種類型，自身不具備光源，利用被測物體發(fā)射的光的變化量進(jìn)行檢測的；利用自然光對光電開關(guān)的照射，物體遮蔽自然光產(chǎn)生的關(guān)變化量；光電開關(guān)自身具備光源，發(fā)射的光源對被檢測物體反射、吸收、和透射光的變化量進(jìn)行檢測。常用的光源為紫外光、可見光、紅外光等波段的光源，光源的類型有燈泡、LED、激光管等；輸出信號有開關(guān)量或模擬量和通訊數(shù)據(jù)信息等。 光電開關(guān)的叫法，主要是輸出為開關(guān)量的開關(guān)元件。 光電傳感器的叫法，涵蓋了輸出開關(guān)量、模擬量、通訊數(shù)據(jù)等。 目前市面光電開關(guān)的叫法有分光源、檢測形式、用途、結(jié)構(gòu)等命名的。 如：利用紅外光源的叫紅外光電開關(guān)、紅外線光電開關(guān)、紅外線光電傳感器等。 利用自然光的叫光控開關(guān)、光電繼電器等。 利用激光為光源的叫激光光電開關(guān)、激光光電傳感器等。 利用檢測形式叫熱金屬檢測器，俗稱熱檢等。 利用用途的叫光電距離傳感器、安全光幕傳感器等。 利用結(jié)構(gòu)的叫光幕傳感器等。 這里就簡要舉幾個例子，還有很多的叫法，在此無法一一介紹。 一、光電開關(guān)原理與分類 1：按檢測形式的分類 （1）對射式 對射式是由一個發(fā)射器與一個接收器相對配置的，發(fā)射器發(fā)射出的光指向接收器，發(fā)射器與接收器之間組成一個閉合光路，通過對光路的光被遮斷或光衰減來進(jìn)行檢測的一種檢測形式。這種檢測形式作用距離比較長，但需要一個發(fā)射器并需要配電；在某些應(yīng)用場合比如空間狹小，不合適配電的運(yùn)用上比較麻煩。如圖1a： 圖1a ②發(fā)射器與接收器一體化，光傳輸為直流方式的非調(diào)制信號，主要小型縫隙光電開關(guān)，如U型、C型的槽型光電開關(guān)。如圖1b: 圖1b （2）直接反射式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器發(fā)射的光直接照射到被檢測物上，根據(jù)反射光的變化情況來進(jìn)行檢測的?？梢哉f是近似人的眼睛的一種檢測器。與對射式相比作用距離比較短，只需要單線配電即可，屬于通用檢測器。如圖2： 圖2 （3）鏡面反射式 ①這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，光電開關(guān)對置反角矩陣射鏡，發(fā)射器的光被反射鏡后反饋回接收器，光電開關(guān)與角矩陣反射鏡（多棱鏡）形成閉合光路，通過對光路的光被遮斷或光衰減來進(jìn)行檢測的一種檢測形式，這種檢測形式作用距離比對射式短，比直接反射式較長。只需要單線配電即可，由于采用反射鏡光軸的調(diào)整比對射式容易；反射鏡由多棱鏡角矩陣板或微晶玻璃顆粒反射膜等。如圖3a： 圖3a ②具有M.S.R功能的反射器式光電開關(guān)，如果被檢測物是平面而且有光澤，則會產(chǎn)生誤動作，欲解決此問題，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩陣反射器能使偏振光方向改變90，采用互相垂直的偏振光膜片放在雙鏡頭前，所以使用角矩陣反射器，光路閉合。如果是平面鏡或反光率比較的物體（如：玻璃瓶等）不能改變偏振方向，由它阻擋而產(chǎn)生的反射光不能進(jìn)入受光器，因此它可以很容易被檢測到，從而解決了由它表面反射而它引起的誤動作問題。如圖3b: 圖3b （4）輻射光檢測形式 通過對被檢測物體輻射出的光進(jìn)行檢測的形式。如用于鋼鐵行業(yè)的對加熱的鐵輻射出的紅外線進(jìn)行檢測的光電開關(guān)。如圖4： 圖4 （5）限定反射式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個角度，發(fā)射光軸與接收光軸交叉區(qū)域靈敏度最佳。如圖5： 圖5 （6）夾角式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個角度，發(fā)射光聚焦點(diǎn)與接收光聚焦交叉區(qū)域檢測物體，用于精細(xì)檢測，如標(biāo)記檢測等。如圖6： 圖6 （7）同軸檢測式（單鏡頭） 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射光通過鍍膜的半透明鏡片45折射后通過鏡頭聚焦發(fā)射出去，接收光線通過聚焦鏡頭入射到接收器，主要用于標(biāo)志檢測。目前主流的顏色傳感器、標(biāo)志傳感器大多采用這樣方式。如圖7： 圖7 （8）光導(dǎo)纖維式 光導(dǎo)纖維簡稱光纖，目前光纖式光電開關(guān)的光纖基本是兩種，一種塑料光纖，價位比較低，普通檢測使用；另一種玻璃光纖，價位比較高，一些檢測精度比較高的場合。 ①：對射式，把光纖套入發(fā)射器，把光纖套入接收器，光纖檢測頭相對安置。如圖8a： 圖8a ②：直接反射式，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器），光纖頭為兩根光纖并行，直接檢測物體。如圖8b： 圖8b ③：同軸反射，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器）。光纖頭為兩根光纖并為一根的形式，發(fā)射光纖在中間，接受光纖圍著其圓周排列?？梢灾苯臃瓷渑c鏡面反射，取決于光纖放大器的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如圖8c： 圖8c 2：按檢測方法的分類 （1）光量法 目前大多數(shù)光電開關(guān)用來檢測物體有無的均為光量方式，既光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來檢測對象的有無。 （2）三角測距法 光量方式容易受到物體表面的光潔度、粗糙度、顏色所影響，因此在一些要求比較高的場合就需要采用距離法檢測。 （3）激光測量法 由激光器對被測目標(biāo)發(fā)射一個光信號， 然后接受目標(biāo)反射回來的光信號，通過測量光信號往返經(jīng)過的時間， 計(jì)算出目標(biāo)的距離。 3：按光源種類的分類 光源目前采用的大多是發(fā)光二極管（LED），根據(jù)不同使用目的的區(qū)別使用。 （1）白熾燈式（可見光） 用于需要白光的標(biāo)志檢測器，由于壽命與抗震性能，現(xiàn)在使用比較少。 （2）發(fā)光二極管（LED）式（可見光、近紅外光） 具有調(diào)制容易、壽命長、小型、功耗小、抗震等優(yōu)點(diǎn)是光電開關(guān)理想的光源，可用于各種用途。 （3）熒光式（可見光） 主要用于需要長度的光電系統(tǒng)（圖像傳感器等） （4）紫外光式（不可見光） 通過照射紫外線用于檢測發(fā)生可見光的物體（熒光整理疵點(diǎn)、食品中的異物等）。 （5）氣體激光式（可見光） 光束比較強(qiáng)，用于探傷系統(tǒng)、條形碼系統(tǒng)、及強(qiáng)光衰減大的場合，如蒸汽、煙霧、火焰等場合。 （6）半導(dǎo)體激光式（紅光、近紅外光） 具有較強(qiáng)的透射率和容易調(diào)制的特性，用于如蒸汽、煙霧、火焰等場合鋼鐵行業(yè)與安防。 4：按光源調(diào)制種類的分類 （1）直流光式 使發(fā)射器的光線為不變的直流光，包括白熾燈和用直流驅(qū)動的發(fā)光二極管。這種方式有線路簡單、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，但是抗光干擾比較弱，目前僅在較短的距離檢測中使用。 （2）調(diào)制式 ①、脈沖調(diào)制式 使發(fā)射器發(fā)的出光線為具有一定頻率的脈沖波，一般稱為調(diào)制光，采用這種方式除了可以獲得峰值很高的光脈沖功率外，還可以對接收器輸出采用具有頻率選擇的交流放大器進(jìn)行放大，從而減少周圍光線和電氣噪聲的影響，這是目前國內(nèi)外使用最廣的一種方式。 ②機(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式 對光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤孔旋轉(zhuǎn)后，提取脈沖信號，如用于區(qū)域檢測和熱金屬輻射的掃描檢測等。 ③、掃描式 將多個發(fā)射器與接收器組合，通過同步信號逐一掃描，防止相互干擾。如用于光幕傳感器。 5：按供電種類的分類 （1）直流式 采用直流電壓供電的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流電壓的供電。 （2）交流式 采用交流電壓供電，電壓范圍為90-240V交流電，滿足110VAC與220VAC場合的供電 （3）直流交流混合式 直流電壓與交流電壓都可以直接接入同一個供電回路的形式，直流電壓范圍12-240V，交流電壓范圍24-240V，此形式適應(yīng)性比較靈活，不需要考慮配電的問題。 6：按輸出種類的分類 （1）三極管NPN輸出 （2）三極管PNP輸出 （3）三極管NPN與PNP混合輸出 （4）固態(tài)隔離無觸點(diǎn)輸出 （5）繼電器觸點(diǎn)輸出 （6）可控硅輸出 （7）模擬電壓 （8）模擬電流 （9）數(shù)據(jù)信號 7：按結(jié)構(gòu)種類的分類 （1）內(nèi)藏放大器式 即把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號處理電路、開關(guān)驅(qū)動電路裝配在一個殼體里，接通直流電源就可以獲取ON-OFF開關(guān)輸出，不需要專用放大器，抗噪音能力強(qiáng)，壽命長，電纜線可延長等優(yōu)點(diǎn)，是主流的一種光電開關(guān)。 （2）放大器分離式 這是種早期采用比較多的方式，發(fā)光、感光元件裝在探頭內(nèi)，用屏蔽線與專用放大器（光電開關(guān)主體）連接。主要是探頭可以安裝在比較狹小的空間對比較小的物體進(jìn)行檢測，但是有抗噪聲能力的問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)藏放大器式的光電開關(guān)的體積越來越??；這種形式采用相對較少，尤其是光纖傳感器的發(fā)展。 （3）光纖式 這種光電開關(guān)是放大器分離式與內(nèi)藏放大器式結(jié)合的產(chǎn)品，通過光纖才傳輸光信號，光電開關(guān)主體上套上光纖線，另一頭光纖探頭可以對被檢測物體進(jìn)行檢測，其優(yōu)點(diǎn)光纖探頭比較小，可以檢測比較微小的物體，光纖線傳輸?shù)闹皇枪庑盘?，所以不用考慮放大器分離式那樣需要考慮抗噪聲能力的問題。 （4）自控式 這種光電開關(guān)是具有一定功能性的。把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號處理電路、開關(guān)驅(qū)動電路、電源、繼電器等都裝配在一起，接上交流或直流電源就可以工作。同時還具有其他一些功能如動作信號的延時、光電開關(guān)的信號靈敏度調(diào)節(jié)等。 光電開關(guān)工作原理（紅外傳感器原理） 光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。 光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。 此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 分類和工作方式 ⑴槽型光電開關(guān) 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 ⑵對射型光電開關(guān) 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。 ⑶反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。 ⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號 一、光電開關(guān)特點(diǎn)： 1、檢測距離長：與電感式接近開關(guān)相比，可以獲得很長的檢測距離，例如：對射型開關(guān)檢測距離可達(dá)數(shù)十米，反射已從幾厘米到幾米，由于是非接觸檢測，所以不損傷被測物，也不受其影響。 2、檢測對象廣泛：因?yàn)槭歉鶕?jù)檢測對象的反射和透光檢測，所以不管是金屬、即使是玻璃、橡膠、木材、液體、氣體等幾乎都可以檢測。 3、響應(yīng)速度快：檢測介質(zhì)本身是高速的，因?yàn)閹缀醪话瑱C(jī)械動作，因而可以獲得非常高的檢測速度。 4、分辨能力高：因?yàn)楣馐侵本€傳播，且波長短，因而分辨率高，適用于微小物體和高精度位置檢測。 5、容易取得規(guī)則的檢測區(qū)：采用了透鏡等光學(xué)系統(tǒng)，可以比較容易的聚光、擴(kuò)散和折射，對應(yīng)不同的檢測對象和不同的使用環(huán)境，可以適當(dāng)?shù)倪x取具有某種檢測區(qū)域的產(chǎn)品。 6、不受磁場和振動的影響：檢測開關(guān)一般較多地安裝在具有較強(qiáng)磁場和振動的場所，從本質(zhì)上說，光電開關(guān)受其影響很少，因而能夠可靠的動作。 7、利用光的特性檢測：可以做色標(biāo)、形狀特征的選擇檢測。 8、壽命長：由于是非接觸檢測，所以壽命長，特別是用發(fā)光二極管做為光源，控制輸出采用無接點(diǎn)方式，壽命就更長。 但，光電開關(guān)也有下述一些缺點(diǎn)： 9、透鏡容易受到粉塵和油污的污染，透鏡一旦弄臟，不僅使光束散亂，又擋住了一部分光，因而在惡劣環(huán)境下，必須采取切實(shí)可行的保護(hù)措施。 10、周圍光線強(qiáng)弱對開關(guān)的影響，對于通常的照明光，目前光電開關(guān)幾乎不受影響，但是如果背景光太強(qiáng)以致超過數(shù)萬勒克斯，就會引起開關(guān)誤動作而造成損失。 11、成本比其它檢測開關(guān)要高一些。 二、光電開關(guān)應(yīng)用方法 1：輸入電源電壓的波動 對直流輸入方式，也要注意其波動值，通?？梢栽试S10%。 2：配線 正確地進(jìn)行配線自然不用說，在有規(guī)定的情況下，使用電纜應(yīng)在規(guī)定的長度以內(nèi)，在配線上大多出防噪聲方面考慮，但為安全起見，還應(yīng)當(dāng)注意與動力線隔離，高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會由于感應(yīng)而造成（有時）光電開關(guān)的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。 3：響應(yīng)時間 根據(jù)被測物體的大小與移動速度來選擇在響應(yīng)速度上有余力的光電開關(guān)，另外，關(guān)于對射式，由于光束的粗細(xì)對檢測有影響，因此要預(yù)先計(jì)算好對整個光束遮光的時間。 4：靈敏度 關(guān)于設(shè)定距離，在環(huán)境惡劣的情況下，使用對射式時，必須留出4倍以上的余地，使用反射式時也必須留出1.5-2倍以上的余地。 5：保護(hù)措施 通常，對于直流供電的光電開關(guān)里都設(shè)有逆極性，交流無須要極性保護(hù)。 直流供電的光電開關(guān)晶體管輸出的均有過流、短路保護(hù)。保護(hù)方式有節(jié)拍式或自鎖式，各有特點(diǎn)，節(jié)拍式在輸出最大電流臨界點(diǎn)產(chǎn)生節(jié)拍保護(hù)，使用時候負(fù)載電流需要控制在光電開關(guān)額定輸出電流內(nèi)。自鎖式過載、短路后，保護(hù)電路啟動后，無輸出，需要斷電重新加電后才恢復(fù)正常。 無接點(diǎn)輸出極的保護(hù)，通常采用續(xù)流保護(hù)晶體管的集電極。如果有大功率的感性負(fù)載最好還是外部設(shè)置電涌吸收電路給予保護(hù)。 6：抗振與沖擊 若振動為0-2000次/分，復(fù)振寬度為2mm左右時，對一般光電開關(guān)沒什么影響，但是對采用白熾燈做光源需要采用不受振動的裝備結(jié)構(gòu)。 7：干擾光 由于光電開關(guān)的光源與調(diào)制的問題，因此抗干擾光的能力也是不同的；通常紅外光電開關(guān)抗環(huán)境光白熾燈光3,000Lux,太陽光10,000Lux。若強(qiáng)烈太陽光直接照射的，由于太陽光含有紅外波段的光線，如果采用光學(xué)濾色鏡提高抗光干擾能力是不夠的。teopto光電產(chǎn)品中有具備100,000Lux專門用于強(qiáng)烈環(huán)境光的產(chǎn)品。那直流光式，需要盡量避開環(huán)境光的直接照射，由于環(huán)境光的干擾，還需要對靈敏度細(xì)調(diào)后滿足實(shí)際使用的需要。在不能改變光電開關(guān)（接收器）光軸與強(qiáng)光源的角度時，可在光電開關(guān)上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。 8：防止相互干擾 　　對射式防止相互干擾最有效的辦法是發(fā)射器和接收器交叉設(shè)置，超過2組時還拉開組距。當(dāng)然，也可選擇使用不同頻率的機(jī)種。反射式需要隔開一定的間距,根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)的指向角與檢測距離來確定相鄰的間距。 9：鏡面角度影響 　　當(dāng)被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應(yīng)將發(fā)射器與檢測物體安裝成10～20的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測物體，從而防止誤動作。 10：排除背景物影響 　　使用反射式擴(kuò)散型發(fā)射器、接收器時，有時由于檢出物離背景物較近，光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測。 　　因此可以改用距離限定型發(fā)射器、接收器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 11：自診斷功能使用 　　在安裝或使用時，有時可能會由于臺面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時對其進(jìn)行調(diào)整。 12：消除臺面影響 　　發(fā)射器與接收器在貼近臺面安裝時，可能會出現(xiàn)臺面反射的部分光束照到接收器而造成工作不穩(wěn)定。對此可使發(fā)射器與接收器離開臺面一定距離并加裝遮光板。 13：鏡面的維護(hù) 定期清理鏡面或者反光板表面的灰塵，使光電開關(guān)的光量不受損耗，保證光電開關(guān)正常工作，擦拭鏡頭嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡與反光板。 14：溫度特性 一般工作的環(huán)境溫度在-20℃~55℃(未結(jié)冰)，在環(huán)境復(fù)雜的條件下檢測時需要注意，比如溫度比較高的環(huán)境下需要采取冷卻。冷卻方式有多種，風(fēng)冷卻、水冷切、電致冷等；溫度比較低的環(huán)境超過產(chǎn)品額定值的，需要加熱防止檢測鏡面凍霜、結(jié)冰；這些條件的使用時，若需要技術(shù)支持請與teopto的應(yīng)用工程師進(jìn)行技術(shù)的咨詢，選擇合適的產(chǎn)品應(yīng)用在項(xiàng)目上。 15：光軸校準(zhǔn) 為了便于校準(zhǔn)光軸，有效防止偏移，只要做到一下幾點(diǎn)就能滿足要求： ①設(shè)定檢測距離（靈敏度）時要大幅度留有余地。 ②發(fā)射器與接收器的光學(xué)系統(tǒng)能擴(kuò)展。 ③裝配上井然有序，堅(jiān)固耐用。 ④對于采用微逢、遮光板的窄光軸形式的或光學(xué)上調(diào)整平行光線的以及設(shè)定距離沒有余地的，要細(xì)致調(diào)整，完成校準(zhǔn)后在機(jī)械上牢固地加以固定。 16：檢測的S/N比的問題 S/N比，就是信號（signal）和噪聲（noise）的比，這個問題比較容易被忽略，光電開關(guān)主要的利用光的入射與遮光差進(jìn)行ON-OFF轉(zhuǎn)換的，因此在光的入射時盡可能選擇入射光量較多的角度與位置；在遮光時，需要入射光的光量趨近于零，以進(jìn)行穩(wěn)定的檢測。 17：其他問題 下列場所，一般有可能造成光電開關(guān)的誤動作，應(yīng)盡量避開： 　?、倩覊m較多的場所； 　　②腐蝕性氣體較多的場所； 　?、鬯⒂?、化學(xué)品有可能直接飛濺的場所； 　?、軕敉饣蛱柟獾扔袕?qiáng)光直射而無遮光措施的場所。 　?、莪h(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場所； 　?、拚駝印_擊大，而未采取避震措施的場所。 光電開關(guān) 光電開關(guān)英文叫：Photoelectric switch 　　1 概述 　　光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。 　　采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。 　　接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點(diǎn)，而晶體管接近開關(guān)的作用距離短，不能直接檢測非金屬材料。但是，新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點(diǎn)，而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)。 　　目前，這種新型的光電開關(guān)已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。 　　2 光電開關(guān)的分類 　　2.1 按檢測方式分 　　常用光電開關(guān)的分類方法：按檢測方式可分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型。對射式檢測距離遠(yuǎn)，可檢測半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測，也可檢測透明或半透明物體。 　　表1給出了光電開關(guān)的檢測分類方式及特點(diǎn)說明。 　　2.2 按結(jié)構(gòu)分類 　　光電開關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。 　　放大器分離型是將放大器與傳感器分離，并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成，由于傳感器具有超小型和多品種的特點(diǎn)，而放大器的功能較多。因此，該類型采用端子臺連接方式，并可交、直流電源通用。具有接通和斷開延時功能，可設(shè)置亮、音動切換開關(guān)，能控制6種輸出狀態(tài)，兼有接點(diǎn)和電平兩種輸出方式。 　　放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成，使用直流電源工作。其響應(yīng)速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測狹小和高速運(yùn)動的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動，并可設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。 　　電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場取代接觸式行程開關(guān)，可直接用于強(qiáng)電控制電路。也可自行設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈，輸出備有SSR固態(tài)繼電器或繼電器常開、常閉接點(diǎn)，可防止相互干擾，并可緊密安裝在系統(tǒng)中。 　　3 光電開關(guān)工作原理 　　圖1 所示是反射式光電開關(guān)的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測物體進(jìn)入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關(guān)控制信號。 　　光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關(guān)的工作。 　　4 光電開關(guān)的特點(diǎn) 　　MGK系列光電開關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比具有自己顯著的特點(diǎn)： 　　●具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時告知工作狀態(tài)是否可靠； 　　●對射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便； 　　●對ES外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時接受計(jì)算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開關(guān)智能化； 　　●響應(yīng)速度快，高速光電開關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms，每分鐘可進(jìn)行30萬次檢測操作，能檢出高速移動的微小物體； 　　●采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； 　　●體積?。ㄗ钚H203112mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡單，并具有短路保護(hù)功能。 　　5 專用名詞說明 　　5.1 檢出距離 　　對射式和鏡面反射式光電開關(guān)的檢出距離是指光軸上無有效遮擋物野戰(zhàn)，可穩(wěn)定檢出的最大距離。 　　反射式光電開關(guān)的檢出距離則是可穩(wěn)定檢出標(biāo)準(zhǔn)檢測物的最大距離。 　　5.2 回差距離 　　回差距離指動作距離與復(fù)位距離之差。它用檢出距離的比率來表示，一般在檢出距離的20%以下。 　　5.3 響應(yīng)時間 　　把從受光器初始有效受光到輸出動作所需的時間稱作響應(yīng)時間。 　　把從受光器初始有效遮光到輸出復(fù)位所需的時間稱為復(fù)位應(yīng)用時間。 　　5.4 暗動 　　暗動（DARK ON）：即遮光動作。它表示在進(jìn)入受光器的光速減少到一定程序時或被全遮時，輸出晶體管將導(dǎo)通輸出。 　　5.5 亮動 　　亮動（LIGHT ON），也稱受光動作。它是指進(jìn)入受光器的光束增加到一定量時，輸出晶體管導(dǎo)通且有輸出。 　　5.6 外同步輸入功能 　　在一般情況下，凡具有外部診斷輸入功能的光電開關(guān)，一般均具有外同步功能。 　　也就是說，用接點(diǎn)或晶體管導(dǎo)通等方法使圖2中的藍(lán)線與黑線短接（ON）可隨時停止投光?？梢該?jù)此在工作前預(yù)檢傳感器檢測是否正常。在工作中，利用此性質(zhì)也可隨時接受控制系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)行或中斷指令。如果將前一個輸出與后一個外同步輸入進(jìn)行串接，則可實(shí)現(xiàn)與門等功能。 　　6 使用 　　光電開關(guān)可用于各種應(yīng)用場合，圖3所示為光電開關(guān)在多種場合的應(yīng)用例圖。另外，在使用光電開關(guān)時，還應(yīng)注意環(huán)境條件，以使光電開關(guān)能夠正?？煽康墓ぷ?。 　　6.1 避免強(qiáng)光源 　　光電開關(guān)在環(huán)境照度較高時，一般都能穩(wěn)定工作。但應(yīng)回避將傳感器光軸正對太陽光、白熾燈等強(qiáng)光源。 　　在不能改變傳感器（受光器）光軸與強(qiáng)光源的角度時，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。 　　6.2 防止相互干擾 　　MGK 系列新型光電開關(guān)通常都具有自動防止相互干擾的功能，因而不必?fù)?dān)心相互干擾。然而，HGK系列對射式紅外光電開關(guān)在幾組并列靠近安裝時，則應(yīng)防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設(shè)置，超過2組時還拉開組距。當(dāng)然，使用不同頻率的機(jī)種也是一種好辦法。 　　HGK系列反射式光電開關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測距離越遠(yuǎn)，間隔也應(yīng)越大，具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來確定。當(dāng)然，也可使用不同工作頻率的機(jī)種。 　　6.3 鏡面角度影響 　　當(dāng)被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應(yīng)將投光器與檢測物體安裝成10～20的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測物體，從而防止誤動作。 　　6.4 排除背景物影響 　　使用反射式擴(kuò)散型投、受光器時，有時由于檢出物離背景物較近，光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測。 　　因此可以改用距離限定型投、受光器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 　　6.5 自診斷功能使用 　　在安裝或使用時，有時可能會由于臺面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時對其進(jìn)行調(diào)整。 　　6.6 消除臺面影響 　　如圖4（a）所示，投光器與受光器在貼近臺面安裝時，可能會出現(xiàn)臺面反射的部分光束照到受光器而造成工作不穩(wěn)定。對此可采用如圖4（b）的方法，使受光器與投光器離開臺面一定距離并加裝遮光板。 　　嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡。 　　高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會由于感應(yīng)而造成（有時）光電開關(guān)的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。 　　下列場所，一般有可能造成光電開關(guān)的誤動作，應(yīng)盡量避開： 　　●灰塵較多的場所； 　　●腐蝕性氣體較多的場所； 　　●水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場所； 　　●戶外或太陽光等有強(qiáng)光直射而無遮光措施的場所。 　　●環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場所； ●振動、沖擊大，而未采取避震措施的場所。 怎樣判別接近開關(guān)或光電開關(guān)是PNP型還是NPN型？ 1、 輸出是0V，就是NPN。輸出時24VDC，就是PNP。讓開關(guān)導(dǎo)通，拿萬用變測量信號輸出端電壓 2、 NPN與PNP傳感器的區(qū)別。常用的這類傳感器可分為4個分類，即NPN-NO、NPN-NC、PNP-NO與PNP-NC（三條引線，電源線L+與L-，信號輸出線）。NPN是指當(dāng)有觸發(fā)信號時，信號輸出線動作于L+這條高電平的電源線。對于NO型，在沒有觸發(fā)信號時，輸出線是懸空的；有觸發(fā)時則發(fā)出與L+電源線相同的電平（實(shí)際是這兩條線連通了）。對于NC型，在沒有觸發(fā)信號時，信號輸出線與L+電源線是連通的（同電平）；當(dāng)有觸發(fā)信號后，輸出線就懸空了（相當(dāng)于與L+電源線斷開了）。對于PNP型傳感器來說，信號輸出線是作用于L-這條低電平的電源線的，其中NO和NC型的原理是與上面說的一樣。 3、有兩個方法：1。產(chǎn)品上肯定會有接線圖，NPN型的接線圖是負(fù)載連接正電（棕線）及信號輸出線（黑線）；PNP型的接線圖是負(fù)載連接負(fù)電（藍(lán)線）及信號輸出線（黑線）。2。萬用表檢測信號線（黑線）有信號輸出時的電壓：為正電壓，側(cè)PNP型。 4、 開關(guān)上面都會貼有標(biāo)示，大多數(shù)P字開頭就是PNP，N字開頭就是NPN 5、 用一與電源同等電壓的小型直流繼電器接在正電源與輸出端，給輸入端接入控制電壓，繼電器有吸合動作是NPN型；PNP型是把繼電器接在輸出和負(fù)電源間才有動作；或接好電源用數(shù)字萬用表測輸出端對電源正、負(fù)端的電壓，對正端能測出電源電壓的是NPN型，否則是PNP型； 6、 拿個繼電器接在輸出端和電源端（注意正負(fù)），如果是NPN的，傳感器響應(yīng)時繼電器會有動作 對射型光電開關(guān)的接線問題 發(fā)射2線的棕色接+24V，藍(lán)色接0V；接收3線的棕色接+24V，藍(lán)色接0V，黑色接PLC的輸入接口。 光電開關(guān)以及接近開關(guān)中NPN型和PNP型在現(xiàn)場使用中有什么區(qū)別？ 光電傳感器有NPN型輸出型(電流流入)和PNP輸出型(電流流出)兩種，當(dāng)電流流出的傳感器(PNP輸出型)在接通時， 電流是從電源經(jīng)傳感器的輸出端（output）流到負(fù)載（load）上，進(jìn)入負(fù)載, 然后流到接地端。而電流流入(NPN輸出型)的傳感器接通時，電流是從電源經(jīng)負(fù)載流到傳感器的輸出端(output)，然后流到接地端(GND)，最后進(jìn)入系統(tǒng)的地（GND）。 PNP與NPN型傳感器一般有三條引出線，即電源線VCC、GND，OUT信號輸出線 1、NPN類 NPN是指當(dāng)有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和GND連接，相當(dāng)于OUT輸出低電平。 2、PNP類 PNP是指當(dāng)有信號觸發(fā)時，信號輸出線OUT和VCC連接，相當(dāng)于OUT輸出高電平的電源線。 光電開關(guān)原理及應(yīng)用 一、前言 光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。 二、光電開關(guān)介紹 1、工作原理 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(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。工作原理如圖1所示。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。圖2是德國SICK公司的部分光電開關(guān)外型圖。 2、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋 （1）、分類 ①漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(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，物體將光電開關(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極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。 ②鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(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)過反射鏡反射回接收器，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。 ③對射式光電開關(guān)：它包含了在結(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)檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。 ④槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運(yùn)動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。 ⑤光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠(yuǎn)的被檢測物體進(jìn)行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。 它們的工作光線示意圖如圖3所示。 （2）術(shù)語解釋 常見的術(shù)語示意圖如圖4所示。 ①檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當(dāng)開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置（光電開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關(guān)動作距離的標(biāo)稱值。 ②回差距離：動作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。 ③響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時間間隔內(nèi)，允許光電開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。 ④輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時，常開型的光電開關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測到物體時，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 ⑤檢測方式：根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。 ⑥輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。 ⑦指向角：見光電開關(guān)的指向角示意圖,即如圖4的下部三個小圖所示。 ⑧表面反射率：漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測物表面才能反射回漫反射開關(guān)的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強(qiáng)度。粗糙的表面反射回的光線強(qiáng)度必將小于光滑表面反射回的強(qiáng)度,而且，被檢測物體的表面必須垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。常用材料的反射率如表1所示。 表1常用材料的反射率 材料 反射率 材料 反射率 白畫紙 90% 不透明黑色塑料 14% 報(bào)紙 55% 黑色橡膠 4% 餐巾紙 47% 黑色布料 3% 包裝箱硬紙板 68% 未拋光白色金屬表面 130% 潔凈松木 70% 光澤淺色金屬表面 150% 干凈粗木板 20% 不銹鋼 200% 透明塑料杯 40% 木塞 35% 半透明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70% 不透明白色塑料 87% 人的手掌心 75% ⑨環(huán)境特性：光電開關(guān)應(yīng)用的環(huán)境亦會影響其長期工作可靠性。當(dāng)光電開關(guān)工作于最大檢測距離狀態(tài)時，由于光學(xué)透鏡會被環(huán)境中的污物粘住，甚至?xí)灰恍?qiáng)酸性物質(zhì)腐蝕，以至其使用參數(shù)和可靠性降低。較簡便的解決方法就是根據(jù)光電開關(guān)的最大檢測距離（Sn）降額使用來確定最佳工作距離。 （3）使用注意事項(xiàng) ①紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測體為平面的白色畫紙。 ②紅外線光電開關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對太陽光等強(qiáng)光源。 ③對射式光電開關(guān)最小可檢測寬度為該種光電開關(guān)透鏡寬度的80%。 ④當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、電動機(jī)等）時，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關(guān)，在這種情況下，請將負(fù)載經(jīng)過交流繼電器來轉(zhuǎn)換使用。 ⑤紅外線光電開關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。 ⑥針對用戶的現(xiàn)場實(shí)際要求，在一些較為