光电传感器范文10篇

[摘要]光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，具有反应快、精度高、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛。

[关键词]光电式传感器创新应用

一、光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应，光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：(1)光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计，光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有：(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

二、创新应用举例

[摘要]光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛。

[关键词]光电式；传感器；创新应用

一、光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应,光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应:在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类:(1)光电导效应。在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子-空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计,光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有:(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。

二、创新应用举例

摘要：本文针对在生产过程中出现的烟包包装材料缺陷的质量问题，分析其产生的原因和位置并提出了解决方案。设计开发一个由高精度颜色传感器和可编程序控制器（PLC）等组成的的质量检测系统，通过该系统实现两个功能：第一，检测烟包是否为缺陷烟包；第二，如果烟包为缺陷烟包，则将信息通过传感器传送给PLC，经过PLC的程序运算后驱动剔除装置将缺陷烟包剔除。通过后续调整使该系统工作稳定，能准确识别缺陷烟包并将其剔除，避免进入下一道工序，提升产品质量与生产效率。

关键词：PLC；高精度颜色检测；光电传感器

1绪论

1.1研究背景。（1）包装的重要性。卷烟包装材料是将烟支包装成盒装、条装、箱装卷烟的材料，由于是产品的外包装，其图案、颜色等因素会给消费者留下非常重要的第一印象，所以，必须对包装材料的质量严格把关，以保证卷烟外观质量的稳定性。（2）GD系列包装机存在的问题。我厂目前在用的包装机均为意大利GD公司设计、上海烟机厂制造的GD系列包装机组，具有设计合理、控制稳定、工作可靠等优点。但是，在实际生产过程中，也会偶然出现一些商标纸、内框纸等包装质量问题。由于这些包装材料是产品的外包装，会给消费者留下非常重要的第一印象，如果出现缺陷，将会严重影响企业、品牌形象。1.2设计方案。针对包装质量缺陷，设备原机自带以及技术改造加装了很多相应的检测器，其中有一类是利用光电传感器对包装材料的颜色进行检测来实现区分合格与缺陷的目的。受机型生产年代、检测器发展、材料颜色等因素制约，特别是对于颜色接近、反光强烈的材料，目前，设备在用的光电式颜色传感器精度已不能满足产品质量的要求，造成缺陷烟包流入市场。因此，采用更高精度的颜色检测技术解决原有光电传感器精度低、误差大的局限，能够准确区分包装材料颜色差异，并通过控制系统将缺陷烟包准确剔除已成为当务之急。

2系统整体方案

2.1设计思路。我厂目前在用的GD系列包装机的颜色传感器主要利用生产过程中商标纸、内框纸等缺失或破损后会露出内框纸或铝箔纸甚至烟支的特点，采用光电颜色传感器作为检测元件对商标纸、内框纸及铝箔纸的颜色差异进行检测，达到识别缺陷的目的。但是，由于传统的颜色传感器受单色光波的限制，光谱波长单一，仅能检测出光强度的差异；而同色系的颜色只有很小的明暗差，光强度几乎没有差别，例如好猫（猴王磨砂）的商标纸、内框纸、铝箔纸，多个牌号的内框纸和铝箔纸均为金色（如图1），而且表面光滑、反光强烈，在用的颜色传感器根本无法精确区分它们之间颜色的差别。因此，本项目选择的传感器必须是高精度的颜色传感器，能够精确识别各种颜色之间的差异。本项目运用高精度颜色检测技术来解决GD系列包装机存在的商标纸、内框纸破损、丢失等质量缺陷，并由可编程控制器（PLC）进行数据处理后将缺陷烟包准确剔除。分为检测系统构建、传感器等部件选型、程序设计、安装调试等四步开展研究设计。核心内容是采用精确识别各种颜色差异的高精度颜色传感器，达到准确识别缺陷的目的。光电颜色传感器已经广泛应用于包装、装配等自动化设备中。烟草行业也大量使用光电颜色传感器进行生产在线监控。比如我们常见的KEYENCE系列、SICK系列、OMRON系列光电传感器等。这类传感器由于光谱波长单一，仅能依靠光强度差别进行分析对比，检测一种或两种颜色，并且对于特别接近的颜色区分效果不佳。2.2任务目标。此次的课程设计题目是设计一个ZB47商标纸质量检测器，为了解决一种烟包正面商标纸缺陷所导致的缺陷烟包流入市场的问题。该系统需要实现下述功能：在设备生产运行时，检测器能够准确识别有缺陷的烟包与正常烟包的差异。检测到缺陷的烟包时，在剔除缺陷产品的位置将其剔除，并记录下次品数量。2.3系统方案选择。本设计控制原理为：设备运行后，检测器将检测到的信号和正常的烟包数据进行比对，输出信号经过A/D模块转换后将信号输入可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器将信号进行处理，对不正常的烟包输出剔除使能信号控制剔除电磁阀将缺陷烟包剔除以达到检测目的，同时，将剔除数据发送至计数器进行统计。

1实训装置中传感器的位置与功能

1.1送料机构（1个）送料机构中，只有出料口有一个物料检测传感器，它用于检测出料口位置处有无物料。在运行中，如果它检测到物料，则发出信号到PLC，PLC内部程序指挥送料机构开始送料动作；如若它没有检测到物料并保持若干秒钟，则应让系统停机然后报警。这个传感器属于光电漫反射型传感器，简称光电传感器，主要为PLC提供一个输入信号，判断是否驱动送料机构执行下一步动作。

1.2机械手搬运机构在这部分机构中，装有较多的磁性传感器用作多个不同的位置检测，它需要在前点和后点各装一个，以便检测气缸伸出和缩回的位置是否到位。例如，提升气缸、手臂伸缩气缸以及分拣机构的三个手指伸缩气缸就分别各装有5对磁性传感器。在运行中，当磁性开关检测到气缸准确到位后，则发出信号到PLC，PLC内部程序指挥相应部件执行下一步动作。值得注意的是，在机械手手爪处单独安装有一个磁性传感器，若手爪为夹紧状态，则有信号输出，指示灯亮；反之，手爪松开则无信号输出。

1.3物料传送和分拣机构在这部分机构中，落料口附近与出料口一样，需要安装一个物料检测传感器，检测是否有物料在传送带的起始端。在运行中，如果它检测到物料，则发出信号到PLC，PLC内部程序启动电机驱动传送带；若检测为无料并保持若干秒钟后，停止传送带。当物料在传动带前进时，有三个传感器逐一检测物料的材料性质，先是通过一个电感式传感器，它可以检测到金属材料，发出信号至PLC，启动推料一执行推料动作。为保证检测的灵敏度，检测距离需调节为3～5mm。若物料不是金属，将继续前行至后面的两个光纤传感器处，它们主要用于检测塑料，并区分黑、白两种不同颜色。对于不同颜色的塑料，光纤传感器的灵敏度是不同的，可以通过调节光纤放大器来区分塑料的不同颜色。

2传感器应用说明与注意事项

2.1常用传感器光电传感器由光源、光学通路和光电元件三部分组成，具有使用简单、性能稳定、抗干扰强的特点，常采用光电器件作为检测元件，如光敏三极管。使用时应注意将光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面保持平行，且距离应保持在规定的范围内。电感式接近传感器由即振荡电路、开关电路和放大输出电路这三部分组成。当接通电源时，震荡器在传感器感应面产生一个交变的磁场，当金属物料接近传感器感应面时，金属中产生的涡流会改变磁场，根据磁场的变化来判断是否有金属物体接近。

随着社会经济的快速发展，城市的机动车辆不断增加，从而引发的交通问题越来越突出。因此如何采用一种科学的控制方法，建立一套城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的综合管理系统，成为现代城市交通管理部门亟待解决的重要问题之一。目前国内使用的红绿灯都是固定的工作时间，并且自动切换。通常的做法是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法对两个方向红绿灯设置固定转换时间间隔。然而实际十字路口车辆的流量是随机和变幻莫测的，有的路口在不同的时段可能会有很大的差异，并且经常受到人为因素的影响。因此固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压等现象，影响了道路的畅通。这种现象的出现是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为科学的是需要能有一种能够根据流量变化情况自动适应控制的交通信号灯。

1、系统的工作原理

本系统以十字路口等待绿灯的车辆滞留量来确定该方向是否繁忙。在十字路口的东南西北四个方向的近端（人行横道附近）和远端（相距近端约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。以南北方向为例，每当车辆驶近十字路口，必须先通过远端的传感器N1或S1，这时传感器将对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行加1运算，此时如果信号灯仍为绿灯，车辆继续前行通过十字路口则必然经过近端的传感器N2或S2，同样传感器对车辆产生一个脉冲信号传送至PLC内通过计数器进行减1运算。最终，PLC对传感器N1和S1脉冲信号的计数就可记录驶近路口的车辆数X，PLC对传感器N2和S2脉冲信号的计数就可记录驶出路口的车辆数Y。为了简化运算，将两个相对方向（南与北、东与西）X、Y的数值合并为一组，那么南北方向车辆的滞留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通过对传感器脉冲信号的计数就可得到东西方向车辆的滞留量Z2。通过计算车辆的滞留量Z1与Z2的差值，从而决定对绿灯进行延时控制。将此差值设为三个区间进行判断如下：如果Z1-Z2>10，则南北方向繁忙，东西正常，南北直行绿灯延长10秒，南北左转绿灯延长10秒。如果Z1-Z2<-10，则东西方向繁忙，南北正常，东西直行绿灯延长10秒，东西左转绿灯延长10秒。如果-10≤Z1-Z2≤10，则视为正常情况，交通信号灯控制按固定周期变换。车辆驶过产生的脉冲计数、车辆滞留量的双向比较以及绿灯延时时间的控制全部由PLC来完成。各传感器时刻检测车辆，在一个红绿灯周期中，每当东西或南北绿灯亮之前，PLC都要依据脉冲的计数判定东西、南北的车流规模，然后根据以上智能控制原则，调整绿灯时长。

2、智能化控制系统的实现方法

目前交通灯控制的设计方案有很多，有采用CPLD数字集成电路实现交通信号灯智能控制的设计，有采用单片机实现对交通灯设计的方案。而本智能系统采用传感器与PLC相结合，通过软件编程实现可以根据十字路口车流量来自动调节绿灯时间的智能控制系统。

2.1硬件设备的选择

摘要:传感器示教板包括传感器模块、排针座、排针、拨码开关、三极管、继电器、蜂鸣器。通过两个组合拨码开关的设计使4路传感器输出信号可分别控制不同的电路，使学生方便地观察不同传感器的不同控制效果。设计的传感器教学示教板通过演示的方式探讨在有限的时间使学生理解和掌握传感器的基本原理和应用。解决中学物理传感器教学难度大、学时少、高考又有一定的要求的难题。示教板的制作可作为物理专业、电信专业大学生实习、实训项目，可培养大学生的动手能力、思维能力和创新能力。

关键词:传感器;拨码开关;演示

传感器在中学物理教学中有一定的章节要求，在高考中涉及的分数较少，其工作原理相对中学生而言难度较大，因此传感器的教学是中学物理教学的一个难点而非重点内容。如何用少量的学时使学生掌握传感器的工作原理与应用是中学物理教师较为头疼的一个问题，本文设计了一个中学物理传感器示教板，通过对光敏传感器、热敏传感器、电容位移传感器、霍尔传感器等传感器的演示，可以加深学生对传感器工作原理的理解，有利于学生掌握传感器的基本应用。示教板的制作可作为物理专业、电信专业大学生实习、实训项目，可培养大学生的动手能力、思维能力［1－2］和创新能力［3－4］。

1几种传感器的基本原理

传感器可以把不易测量的量转换为容易测量的量，因为电学量具有容易保存、传输、处理、显示等优点，所以经典的传感器通常是把非电学量转换为电学量。中学物理教学中涉及到的传感器主要有光敏传感器、热敏传感器、电容位移传感器、霍尔传感器等。光敏传感器［5－6］主要是光敏电阻或光敏三极管。光敏电阻、光敏三极管的原理有光电导效应和光生伏特效应，光电导效应是在光线作用下，电子吸收光子能量从束缚状态过渡到自由状态，从而引起材料电阻率变化;光生伏特效应是在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象。热敏电阻［7］是半导体的电阻值随温度变化的一种热敏元件，通常由一些金属氧化物采用不同比例的配方，经高温烧结而成。热敏电阻有三种:负电阻温度系数热敏电阻、正电阻温度系数热敏电阻和在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻。热敏电阻电阻温度系数大，灵敏度高，结构简单。但它的阻值与温度变化呈非线性，且稳定性较差。霍尔传感器［8－9］利用霍尔效应产生电动势。霍尔效应是指置于磁场中的静止载流导体，当通过导体的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，该电动势称霍尔电势，半导体薄片称为霍尔元件。

2传感器输出电路

摘要：信息融合技术是一项跨学科的新技术，本文将信息融合的思想引入到塔式起重机运行状态监测中。介绍了基于信息融合和单片机技术的塔机运行状态监与自动保护系统的结构，工作原理及特点。

关键词：塔式起重机信息融合单片机状态监测

目前在国产塔机上仅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等装置，其原理是当被监测参数超过某限制值时断电报警，实际上是一种安全保护装置，其缺点是：

（1）不能实进监测塔机的运行参数，因而不能将塔机的运行状态及进显示给司机，以便及时调整。

（2）运行参数的监测基一是单独进行，不能在计算机统一管理下对诸多参数实施同步监测，协调处理，综合判断。

（3）这些保护装置长期使用后其自身的可靠性大大降低，是旦失灵，司机又无法知道。

摘要LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外，扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。

关键字：单片机LED大屏幕滚屏显示

AbstractThislargeLEDdisplayscreensystem,basedonchipmicrocomputerAT89S52,iscomposedbythefollowingfunctionalmodules:keyboarddisplaying,soundphonating.photoelectricityuntouchedswitch，temperaturegathering,timingbell,Accordingtothebasicrequirementsofthesubject,oursystemstressesontherealizationoftimedisplayingandlargescreendisplaying,Furthermore,wealsoextendtheprimaryfunction,addingnewfunctions,suchasthesinglechipperipheralports,temperaturegathering,untouchedring-stop,scrollscreendisplay,soundtiming.andsoon.

Adoptingtheideaofhardware-to-software,mostofthosefunctionsarerealizedbysoftwares,whichmakestheelectrocircuitmoreconciseandthesystemmorestable,

Thedesignachievedandevenexceededalltherequiredbasictechnicalindexes

Keywords:chipmicrocomputerlargescreendisplaysystem

摘要：利用红外线感应技术将自动照明系统嵌入到CRH3型动车组的厕所射灯电路之中，可以实现人来亮灯，人走灭灯的效果，节约卫生系统照明15%的耗电。

关键词：照明系统；感应器

热辐射动车组的卫生系统满足了广大旅客途中使用卫生设备的需要，提供了一整套模块化的产品。然而卫生系统在满足人们需求的同时，也存在着许多的问题，卫生间一直亮灯，利用传感器技术，将CRH3型动车组卫生照明系统的设备与其相结合，从而实现卫生系统的智能化、自动化，在为人们提高更优质服务的同时，减少了不必要的人为浪费和故障维修成本。

1现CRH3动车组照明系统

CRH3型动车组卫生间的顶部射灯光源是LED灯的形式，射灯的安装电路自带直流变压器，将DC110V转换成DC12V的电源给顶部射灯的驱动机构供电，带动灯珠发光，使厕所照明。由于CRH3型动车组卫生间射灯未设置开关按钮，故只要充电机、蓄电池满足供电条件，这给射灯会一直处于打开状态，对列车的耗能与环保造成了一定的影响。

2优化设计

摘要:设计一种烟支质量检测系统，采用红外光电传感器进行烟支缺嘴、松头、翘边的数据采集与转换，转换后的数据送入控制组件实现烟支质量在线控制，并把信号实时数据通过CAN通讯传送至人机界面。实践表明，该烟支质量检测系统稳定性好，检测准确度高，具有较好的市场应用和推广价值。

关键词：松头；红外；MAX脉冲；DSP、滑动平均

一、引言

质量就是生命[1]，企业为保证产品质量，赢得市场，在产品生产线上，广泛采用各种技术手段进行产品质量控制。烟支的松头、缺嘴、翘边质量缺陷会引起消费者抱怨，严重影响产品在消费者心目中的形象。香烟的烟支质量检测方式有机械检测[2]、电容检测[3]、光电检测[4-6]、视觉检测[7-8]等方式，机械检测容易因弹簧疲劳应力下降导致误检，且机械接触容易对烟支造成二次损伤。电容检测因烟丝量变化引起的电容值变化较微弱，使得信号的环境稳定性差且信噪比差，检测准确度低。光电检测具有反应快、灵敏度高等优点被广泛应用，本系统也将采用光电检测方案进行烟支质量检测，检测稳定性好且准确度高。

二、系统组成

该系统主要由检测装置、控制组件和上位机三部分组成，系统原理框图如图1所示，检测装置主要有平行光源产生电路、光电检测头、光电传感器、信号电缆等组成，控制组件由传感器信号处理电路，机器脉冲信号处理电路、CAN通讯电路、DSP及其外围电路组成，上位机由工控机和触摸屏显示器组成。当烟支在检测鼓轮上依次通过检测位置时，检测装置产生的电压信号进入控制组件的信号处理电路。DSP采集卷接机MAX时钟脉冲信号并在正确的时钟相位上完成对传感器信号的实时采集并计算信号的峰谷差值，判断烟支是否存在质量缺陷，向卷接机组控制系统发送剔废信号，并通过CAN总线将实时数据发送至上位机。剔废执行机构接收剔废信号并在正确的时钟相位上将废烟剔除。上位机通过CAN通信将门坎参数、剔废测点距离参数下发至DSP，并接收DSP上传的实时数据，生成信号实时曲线并形成废品报告。