47光电式传感器.ppt

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1、2:06 AM,1,电气测试技术,电气测试技术,电子信息与自动化学院 贺晓蓉,2:06 AM,2,4.7 光电传感器,4.7.1 光电效应及光电器件,光电传感器是将光量转换为电量。光电器件的物理基础是光电效应。,光照射在物体上可以看成是一连串的具有一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。光电效应可分成外光电效应和内光电效应两类。,2:06 AM,3,1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得1921年诺贝尔物理学奖。,2:06 AM,4,一.外光电效应 在光线照射

2、下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，也叫光电发射效应。 其中，向外发射的电子称为光电子，能产生光电效应的物质称为光电材料。,根据爱因斯坦假设：一个电子只能接受一个光子的能量。因此要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子能量大于该物体的表面逸出功A。各种不同的材料具有不同的逸出功A，因此对某特定材料而言，将有一个频率限o(或波长限o)，称为“红限”。当入射光的频率低于o时(或波长大于o)，不论入射光有多强，也不能激发电子；当入射频率高于o时，不管它多么微弱也会使被照射的物体激发电子，光越强则激发出的电子数目越多。红限波长可用下式求得：,c_光速; h_普朗克常数,动画,2:06 AM

3、,5,光电效应的规律是： 任何一种金属都有一个_频率, 入射光的频率必须_这个频率, 才能产生光电效应; (2) 光电子的最大初动能与 无关, 只随着 的增大而增大; (3) 入射光照射到金属上时, 光电子的发射几乎是_; (4) 产生光电效应时, 光电流的强度与 成正比.,极限,大于,入射光的强度,入射光频率,瞬时的,入射光的强度,2:06 AM,6,基于外光电效应的光电器件属于光电发射型器件，有光电管、光电倍增管等。光电管有真空光电管和充气光电管。,1. 光电管,光电管受光照发射电子,光电管阳极A通过RL与电源连接在管内形成电场。光电管的阴极K受到适当的照射后便发射光电子，这些光电子在电场

4、作用下被具有一定电位的阳极吸引，在光电管内形成空间电子流。电阻RL上产生的电压降正比于空间电流，其值与照射在光电管阴极K上的光成函数关系。如果在玻璃管内充入惰性气体(如氩、氖等)即构成充气光电管。由于光电子流对惰性气体进行轰击，使其电离，产生更多的自由电子，从而提高光电变换的灵敏度。,2:06 AM,7,紫外光电管外形,当入射紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。,紫外线,2:06 AM,8,在玻璃管内除装有光电阴极和光电阳极外，尚装有若干个光电倍增极。光电倍增极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料。光电倍增

5、极的形状及位置设置得正好能使前一级倍增极发射的电子继续轰击后一级倍增极。在每个倍增极间均依次增大加速电压。设每级的培增率为，若有n级，则光电倍增管的光电流倍增率将为n。,2.光电倍增管,因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点,2:06 AM,9,光电倍增管,典型的光电倍增管按入射光接收方式可分为端窗式和侧窗式两种类型。 侧窗型光电倍增管（R系列）是从玻璃壳的侧面接收入射光，端窗型光电倍增管（CR系列）则从玻璃壳的顶部接收射光。,2:06 AM,10,二.

6、内光电效应 在光线照射下，物体内的电子不能逸出物体表面，而使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。 内光电效应分为：光电导效应、光生伏特效应,1.光电导效应： 半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象，称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻(光电导型)和光敏二、三极管 。,2:06 AM,11,1）光敏电阻,结构原理,光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性， 纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电

7、流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。,2:06 AM,12,光敏电阻是一种光电效应半导体器件，应用于光存在与否的感应（数字量）以及光强度的测量（模拟量）等领域。它的体电阻系数随照明强度的增强而减小，容许更多的光电流流过。这种阻性特征使得它具有很好的品质：通过调节供应电源就可以从探测器上获得信号流，且有着很宽的范围。,2:06 AM,13,光敏电阻演示,当光敏电阻受到光照时，光生电子空穴对增加，阻值减小，电

8、流增大。,暗电流（越小越好）,2:06 AM,14,2)光敏二极管和光敏三极管,光敏晶体管通常指光敏二极管和光敏三极管，它们的工作原理也是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。将光敏二极管的PN 结设置在透明管壳顶部的正下方，可以直接受到光照射。光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。,2:06 AM,15,光敏二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态。PN结可以光电导效应工作，也可以光生伏特效应工作。处于反

9、向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。当光照时，结区产生电子空穴对，在结电场作用下，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。光的照度愈大，光电流愈大。由于无光照时的反偏电流很小，一般为纳安数量级，因此光照时的反向电流基本上与光强成正比。,光敏二极管,2:06 AM,16,红外发射、接收对管外形,红外发射管,红外接收管,2:06 AM,17,光敏二极管的反向偏置接法,在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结（又称耗尽层）上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量也随

10、之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。,光敏二极管接线图,2:06 AM,18,光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。其结构如图所示。 当光敏三极管按图b)所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置。无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流IC。这个过程与普通

11、三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流IC是原始光电流的(l+)倍。这样集电极电流IC将随入射光照度的改变而更加明显地变化。,光敏三极管,多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，所以其外形与光敏二极管相似，从外观上很难区别。,2:06 AM,19,光敏三极管外形,2:06 AM,20,2. 光生伏特效应： 半导体材料受到光照后产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。 光生伏特效应型器件是自发电式的，是有源器件。 常用的光生伏特器件有光电池。,2:06 AM,21,光生伏特效应是光照引起PN结两端产生电动势的效应。当PN结两端没有外加电场时，在PN结势垒区内仍然存在着内建

12、结电场，其方向是从N区指向P区，如图所示。当光照射到结区时，光照产生的电子空穴对在结电场作用下，电子推向N区，空穴推向P区；电子在N区积累和空穴在P区积累使PN结两边的电位发生变化，PN结两端出现一个因光照而产生的电动势，这一现象称为光生伏特效应。由于它可以像电池那样为外电路提供能量，因此常称为光电池。因此光生伏特型光电器件是自发电式的，属有源器件。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件，硒和硅是光电池常用的材料，也可以使用锗。,PN结光生伏特效应原理图,2:06 AM,22,也称硅太阳能电池，它是用单晶硅制成，在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型杂质而形成一个大面积的P-N结，P层

13、做得很薄,从而使光线能穿透到P-N结上。硅太阳能电池具有轻便、简单，不会产生气体或热污染，易于适应环境。因此凡是不能铺设电缆的地方都可采用太阳能电池，尤其适用于为宇宙飞行器的各种仪表提供电源。,硅光电池,2:06 AM,23,光电池外形,光敏面,2:06 AM,24,能提供较大电流的大面积光电池外形,2:06 AM,25,光电池在动力方面的应用,太阳能赛车,太阳能电动机模型,太阳能硅光电池板,2:06 AM,26,光电池在动力方面的应用（续）,太阳能发电,2:06 AM,27,光电池在动力方面的应用（续）,光电池在人造卫星上的应用,2:06 AM,28,太阳能广告屏/太阳能广告牌/太阳能广告灯

14、箱,2:06 AM,29, 主要用于道路十字路口、道路变窄、路面障碍、事故易发路口等危险路段，通过LED的闪烁发光，提醒司机行车注意，控制车速行驶。 工作原理是利用太阳能电池白天将太阳能转化为电能储存在可充电电池中，发光时LED将电能转化为光能，实现太阳能黄闪灯的闪烁发光，从而起到引导交通的作用。,2:06 AM,30,4.7.2 光电式传感器的形式,工作原理：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。 分类：按其接收状态可分为模拟式光电传感器和脉冲光电传感器。,1. 脉冲式光电传感器(开关式） 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种稳定状态,也就是“

15、通”、“断”的开关状态,所以也称为光电元件的开关运用状态。这类传感器要求光电元件灵敏度高,而对光电特性的线性要求不高。主要用于零件或产品的自动计数、光控开关、电子计算机的光电输入设备、光电编码器及光电报警装置等方面。,2:06 AM,31,2. 模拟式光电传感器 模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特性,其光通量是随被测量而变,光电流就成为被测量的函数,故又称为光电传感器的函数运用状态光电传感器。这一类光电传感器有如下几种工作方式。,被测物体位于恒定光源与光电元件之间,根据被测物对光的吸收程度或对其谱线的选择来测定被测参数。如测量液体、气体的透明度、混浊度,对气体进行成分分析,测定液

16、体中某种物质的含量等。,恒定光源发出的光投射到被测物体上,被测物体把部分光通量反射到光电元件上,根据反射的光通量多少测定被测物表面状态和性质。例如测量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。,2:06 AM,32,被测物体位于恒定光源与光电元件之间,光源发出的光通量经被测物遮去其一部分,使作用在光电元件上的光通量减弱,减弱的程度与被测物在光学通路中的位置有关。利用这一原理可以测量长度、厚度、线位移、角位移、振动等。,被测物体本身就是辐射源，它可以直接照射在光电元件上，也可以经过一定的光路后作用在光电元件上。光电高温计、比色高温计、红外侦察和红外遥感等均属于这一类。这种方式也可以用于防火报警和构

17、成光照度计等。,2:06 AM,33,4.7.3 光电式传感器的常用光源,光源是许多光电传感器的重要组成部分，要使光电传感器很好地工作，除了合理选用光电元件外，还必须配备合适的光源。,发光二极管 发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 钨丝灯泡 这是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。 激光 激光与普通光线相比具有能量高度集中

18、，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。,2:06 AM,34,光电耦合器件是由发光元件(如发光二极管)和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。 光电耦合器中的发光元件通常是半导体的发光二极管，光电接收元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光耦合器等。 根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。,4.7.4 光电耦合器件,2:06 AM,35,1. 光电耦合器 光电耦合器的发光和接收元件都封装在一个外壳内，一般有金属封装和塑料封装两种。 光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器，它具有抗干扰性能和单向信号传输功能，广泛应用

19、在电路隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继电器等场合.,2:06 AM,36,图4-116 工作原理与输入输出特性 a）工作原理 b）输入输出特性 c）同相输出,光耦合器用于隔离用途以提高传感器的抗干扰能力时， 与 必须是不同电源，光耦合器两边的参考“地”不能连在一起，见图4-116a、c，否则起不了提高抗干扰能力的作用。,2:06 AM,37,光电耦合器的一个重要特性是其输入端相联接的电路可以和其输出端的电路完全隔开，并且在这两个电路之间可以安全地存在成百上千伏的电位差而不会对光电耦合器的工作产生不利影响。 光电耦合器的另一个重要特性是用IF控制I，信号的传递是单向的。,特性,2:0

20、6 AM,38,应用,1）用于电平转换 由于各种集成电路所用的电源电压是不同的，如在一个系统中用二种材料的集成电路芯片，则需要进行电平的转换。另外各种传感器的电源电压有时也难于与集成电路相同，故进行电平转换有时是必要的。,右图是PMOS电路电平转到TTL电路电平的电路图。该电路中，输入是22伏到0伏的脉冲，输出是0伏到5伏的脉冲，前后电路完全是隔离的。,2:06 AM,39,2）用于逻辑门电路 图（a）为两个光电耦合器组成的与门电路，如果在输入端A和B同时输入高电平“1”，则两个发光二极管GY1和GY2都,发光，两个光敏三极管GG1，和GG2都导通，在输出端C就呈现高电平“1”。在输入端A或B

21、中只要有一个为低电平“0”，则其中有一个光敏三极管不导通，输出端C就为“0”，故为与门电路。,2:06 AM,40,图（b）为与非门电路，它的原理与图(a)相似，但输出端不同，图（b）从集电极输出，当两个输入端A和B都为高电平1”时，输出为低电平“0”，故为与非门电路。,2:06 AM,41,图（c）为或门电路，它从发射极输出，输入端A或B中有一个或两个为高电平“1”，则有一个或两个光敏三极管被照亮而导通，输出为高电平“1”，故为或门电路。,2:06 AM,42,图（d）的原理与图(c)相似，但从集电极输出,输入端A或B中有一个或两个为高电平“1”，输出就为低电平“0”，故为或非门电路。,2:

22、06 AM,43,3）起隔离作用,右图用逻辑电路的信号来触发可控硅SCR，可按硅的负载为电感性的开关电路，采用光电耦合器后，负载所产生的尖峰噪声不会反馈到逻辑电路。,光电耦合器是近年来发展起来的新型器件，应用范围和生产量正在急剧增加。由于它具有独特的优点，可组成各种各样的电路，因而可应用在测量仪器、精密仪器、工业和医用电子仪器自动控制、遥控和遥测、各种通信装置、计算机系统及农业电子设备等广阔领域。,2:06 AM,44,2. 光电开关 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。光电开关的特点是

23、小型、高速、非接触，而且与TTL、MOS等电路容易结合。,图(a)所示的是一种透射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元件接收不到来自发光元件的光，这样起到检测作用。,光电开关结构图,2:06 AM,45,(a) 透射式的光电开关 (b) 反射式的光电开关,光电开关结构图,图5(b)所示是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表面反射的光，没有物体时则接收不到。,2:06 AM,46,光电开关的特点是小型、高速、非接触，而

24、且与TTL、 MOS等电路容易结合。 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检测， 产品计数， 料位检测，尺寸控制， 安全报警及计算机输入接口等。,光电开关的特点及应用,2:06 AM,47,透射式光电开关示意图,遮断报警,2:06 AM,48,透射式光电开关原理,透射式光电开关由相互分离且相对安装的光发射器和光接受器组成。当被检测物体位于发射器和接受器之间时，光线被阻断，接受器接受不到红外线而产生开关信号。,被检测物体,光发射器,光接收器,2:06 AM,49,光电开关在 流水线上的应用,送料器,落料口,透射式光电开关（计数）,

25、2:06 AM,50,光幕,两个柱形结构相对而立，每隔数十毫米安装一对发光二极管和光敏接收管，形成光幕，当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号。,接收器,2:06 AM,51,光幕应用,当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。,光线被遮断（报警）,2:06 AM,52,光幕应用（续）,产品高度测量,2:06 AM,53,光幕应用（续）,2:06 AM,54,光幕应用（续）,木材外形截面积检测,2:06 AM,55,光幕应用（续）,2:06 AM,56,光幕用于自动收费系统 的车辆检测,红外线车辆分离器: 专为公路自动收费系统的车辆分离检测和分类检测而设计 ； 用于判断车

26、辆的结束从而计算整车重量； 完全消除跟车现象，将半挂车、全挂车、单车可靠分离，保证检测数据与车辆的一一对应关系。,光幕应用（续）,2:06 AM,57,光幕应用（续）,锻压机床的安全区域设置 及入侵报警,2:06 AM,58,光幕应用（续）,安全区示警,2:06 AM,59,反射型光电开关,反射型光电开关分为两种情况：反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型）。,反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干

27、扰能力。,2:06 AM,60,定区域反射式光电开关原理,定区域式光电开关有一个非常确定的检测区域，不经过该区域的被测物体不会引起光电开关产生开关信号。,检测距离,检测距离,2:06 AM,61,反射型光电开关及反射镜外形,三角反射镜,集发射、接收器于一身,2:06 AM,62,反射镜反射型光电开关工作原理,反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。,反射板,反射镜,被测物体,偏振光,发射光,2:06 AM,63,被测物漫反射型光电开关原

28、理,漫反射光线,反射光线,被检测物体,光发射器 和光接受器,发射光线,漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。,额定距离,2:06 AM,64,漫反射型光电开关的应用,2:06 AM,65,反射型光电开关外形,电源指示,信号指示,2:06 AM,66,反射型光电开关外形（续）,灵敏度调节电位器,2:06 AM,67,光电开关应用,透明度测量、控制,质量检测,2:06 AM,68,光电开关应用（续）,加工控制,2:06 AM,69,光电开关应用（续）,机械手定位,2:06 AM,70,光电开关应用（

29、续）,商标方向检测,2:06 AM,71,光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测、产品计数、料位检测、尺寸控制、安全报警及计算机输入接口等用途。,4.7.5 常见光电传感器及应用,案例1： 光电测速模型,原理：在被测转速的电机上固定一个调制盘，将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。光线每照射到光电器件上一次，光电器件就产生一个电信号脉冲，经放大器整形后记录。,2:06 AM,72,光电测速模型的两种形式,2:06 AM,73,光电式转速表,光电式转速表属于反射式光电传感器，它可以在距被测物数十毫米外非接触地测量其转速。,n =

30、60( f /z ),2:06 AM,74,水泵转速测量,2:06 AM,75,案例2.透射式光电传感器及在烟尘浊度监测上的应用,透射式光电传感器是将发光管和光敏三极管等，以相对的方向装在中间带槽的支架上。当槽内无物体时，发光管发出的光直接照在光敏三极管的窗口上，从而产生大的电流输出，当有物体经过槽内时则挡住光线，光敏管无输出，以此可识别物体的有无。适用于光电控制、光电计量等电路中，可检测物体的有无、运动方向、转速等方面。,透射型BYD3M.TDT 光电传感器使用示意图,2:06 AM,76,防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行

31、监测、自动显示和超标报警。 烟道里的烟尘浊度是通过光在烟道在传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少。因此光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。,吸收式烟尘浊度监测系统组成框图,2:06 AM,77,光电式浊度计和含沙量测量,将装有浊水的试管插入仪器中,2:06 AM,78,案例3.光电式带材跑偏检测器,带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向,从而为纠偏控制电路提供纠偏信号,主要用于印染、送纸、胶片、磁带生产过程中。光电式带材跑偏检测器原理如图所示。光源发出的光线经过透镜1会聚为平行光束,投向透

32、镜2,随后被会聚到光敏电阻上。在平行光束到达透镜2的途中,有部分光线受到被测带材的遮挡,使传到光敏电阻的光通量减少。,带材跑偏检测器工作原理,2:06 AM,79,带材纠偏系统,带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成废品。当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方向及大小。,2:06 AM,80,当带材左偏时，遮光面积减少，光敏电阻1阻值减少，电桥失去平衡。差动放大器将这一不平衡电压加以放大，输出电压为负值，它反映了带材跑偏的方向及大小。反之，当带材右偏时，为正值。输出信号一方面由显示器显示出来，另一方面被

33、送到执行机构，为纠偏控制系统提供纠偏信号。,左图为测量电路简图。1、2是同型号的光敏电阻。1作为测量元件装在带材下方，2用遮光罩罩住,起温度补偿作用。当带材处于正确位置(中间位)时，由1、2、3、4组成的电桥平衡，使放大器输出电压为0。,2:06 AM,81,用容积法计量包装的成品，除了对重量有一定误差范围要求外，一般还对充填高度有一定的要求，以保证商品的外观质量，不符合充填高度的成品将不许出厂。下图为借助光电检测技术控制充填高度的原理。当充填高度偏差太大时，光电接头没有电信号，即由执行机构将包装物品推出进行处理。 图：利用光电检测技术控制充填高度 利用光电开关还可以进行产品流水线上的产量统计

34、、对装配件是否到位及装配质量进行检测，例如灌装时瓶盖是否压上、商标是否漏贴，以及送料机构是否断料等。,案例4.包装充填物高度检测,2:06 AM,82,案例5：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来测量位移,2:06 AM,83,2:06 AM,84,光敏电阻调光电路 下图是一种典型的光控调光电路，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻RG的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使可控硅的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则RG的阻值下降，导致可控硅的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。,参见教材： 光电自动航标灯

35、,2:06 AM,85,光敏电阻式光控开关 以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，如自锁亮激发、暗激发及精密亮激发、暗激发等等。 左图是一种简单的暗激发继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，VT2的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制。 右图是一种精密的暗激发继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高，其输出激发VT导通，VT的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制。,2:06 AM,86,案例7.燃气热水

36、器中脉冲点火控制器,由于煤气是易燃、易爆气体，所以对燃气器具中的点火控制器的要求是安全、稳定、可靠。为此电路中有这样一个功能，即打火确认针产生火花，才可打开燃气阀门；否则燃气阀门关闭，这样就保证使用燃气器具的安全性。 ,2:06 AM,87,燃气热水器中的高压打火电路原理,燃气热水器中的高压打火确认电路原理如图所示。在高压打火时，火花电压可达10000多伏，这个脉冲高电压对电路工作影响极大，为了使电路正常工作，采用光电耦合器VB进行电平隔离，大大增强了电路抗干扰能力。当高压打火针对打火确认针放电时，光电耦合器中的发光二极管发光，耦合器中的光敏三极管导通，经VT1、VT2、VT3放大，驱动强吸电磁阀，将气路打开，燃气碰到火花即燃烧。若高压打火针与打火确认针之间不放电，则光电耦合器不工作，VT1等不导通，燃气阀门关闭。,2:06 AM,88,案例8.光电自动门,自动门光电传感器放大图,有效检测区域,2:06 AM,89,案例9.光电液位控制装置,2:06 AM,90,案例10：条形码扫描笔,2:06 AM,91,Do you have made a progress today ?,