红外光电开关的工作原理

红外光电开关的工作原理

     红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线，这里销售的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。

1.直接反射式光电开关

     直接反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率较高时，直接反射式的光电开关是首选的检测模式。

产品1：M18漫反射距离可调型光电开关（NPN三极管驱动输出）26元一个

检测距离：30～300毫米（可以通过背后的白色电位器调节）
被检测物最小直径：5毫米
指向角度：小于5度
工作电压：6～36V直流
工作电流：小于8毫安
输出驱动电流：300毫安
温度范围：－25～70度

    这是一种应用最为广泛的光电开关，它的直径为18毫米，固定时只要在设备外壳上打一个18毫米的园孔就能轻松固定，长度约75毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，引线长度为100毫米。

    检测距离和工作电压有关，当工作电压为7V时，人手在4.5厘米时工作指示灯点亮，当工作电压为12V时，人手在10厘米时工作指示灯点亮。

    这 种光电开关的输出采用NPN型三极管集电极开漏输出模式，也就是说模块的黑线就是三极管的集电极，如果模块检测到信号，三极管就会导通，将黑线下拉到地电 平，黑线和棕线之间就会出现电源电压，如果电源是12V的那么这个电压就是12V，如果电源是24V这个电压就是24V，一般三极管的驱动能力约100毫 安左右，所以可以直接驱动继电器等小功率负载。如果客户希望得到的是一个电压信号，可以在黑线和棕线之间接一个1K的电阻，这时模块没有信号时，黑线就是 电源＋电压，模块检测到信号时黑线跳变成电源地（实际是0.2V，三极管的导通压降）。

2.反射板反射式光电开关

     反射板反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射板，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。

产品2：反射板反射光电开关（继电器常开常闭接点输出）60元一套

检测距离：3500毫米
被检测物最小直径：5毫米
指向角度：小于5度
工作电压：24V直流
工作电流：小于35毫安
输出方式：继电器常开常闭接点
触点容量：3A/250V
温度范围：－25～70度  

      反射板反射式光电开关集发射和接收一体化，使用和安装非常方便，精心设计的光路经过透镜聚焦配合特制的反射板反射，可以达到3.5米的检测距离，在很多场合可以替代红外对射，并且采用继电器输出。

    产品正面有红色LED指示，没有遮挡物体时处于熄灭状态，有遮挡物体时立即点亮，非常直观，引线长度为100毫米，其中棕色线是正24V，蓝线地线，灰线是继电器触点的公共端，白线是继电器触点的常闭，黑线是继电器触点的常开。

 3.对射式光电开关
    对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。

产品3：M18 20米 对射型光电开关（NPN三极管驱动输出）76元一对

检测距离：20米
被检测物最小直径：5毫米
指向角度：5度
发射端工作电压：10～36V直流
接收端工作电压：6～36V直流
发射端工作电流：20毫安
接收端工作电流：20毫安
接收端输出驱动电流：300毫安
温度范围：－25～70度 

    这是一种应用最为广泛的光电开关，它的直径为18毫米，固定时只要在设备外壳上打一个18毫米的园孔就能轻松固定，长度约75毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，引线长度为100毫米。

    这种光电开关的输出采用NPN型三极管集电极开漏输出模式，也就是说模块的黑线就是三极管的集电极，如果模块检测到信号，三极管就会导通，将黑线下拉到地 电平，黑线和棕线之间就会出现电源电压，如果电源是12V的那么这个电压就是12V，如果电源是24V这个电压就是24V，一般三极管的驱动能力约100 毫安左右，所以可以直接驱动继电器等小功率负载。如果客户希望得到的是一个电压信号，可以在黑线和棕线之间接一个1K的电阻，这时模块没有信号时，黑线就 是电源＋电压，模块检测到信号时黑线跳变成电源地（实际是0.2V，三极管的导通压降）。

产品4：220V交流 50米 对射型光电开关（继电器常开/常闭触点输出）119元一对

检测距离：50米
被检测物最小直径：5毫米
指向角度：5度
工作电压：220V交流
输出驱动电流：3 安
温度范围：－25～70度

    这是国内同规格中对射距离最远的产品，标称距离为50米，实际距离可以达到70米，采用大透镜优化光路设计，发射和接收端直接使用220V交流电供电，输出为继电器触点，一组常开转常闭触点，带接线柱，产品上有工作指示灯。

产品6：长距离红外反射检测传感器 39元一个

    模块体积大小46x32x17mm

     红外线反射型传感器实际上是一种一体化的红外线发射、接收器件，它内部包含红外线发射、接收及信号放大与处 理电路，能够以非接触的形式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于红外线反射型传感器内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，所以 工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制等装置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自动干手器，自控水龙头，感应门铃， 倒车告警电路。

    红外线反射型传感器的外形和引线见上图，外壳的侧面设有状态指示灯和灵敏度调节孔，一只红色的发光管用来作为状态指示，没有检测到反射物体时熄灭，有反射物时点亮发光。

    灵敏度调节孔用来调节反射检测距离，顺时针调距离增大，逆时针调距离减小。红外线反射型传感器通过一条1.5 米的双芯屏蔽线做为输出引线，其中红色线为电源正极，蓝色线为输出端，黄色接电源负极。蓝色线静态时为低电平，有反射物时输出高电平，最大输出电流大于 3mA。实际应用时，如需加长引出线，可选用相同材质的双芯屏蔽线即可。

    红外线反射型传感器的电参数：工作电压5～12V，极限电压15V，工作电流5～20mA，最大30mA，对应检测距离为0～100㎝。
    红外线反射型传感器的输出端内部电路见上图，由于考虑器件的通用性和输出保护措施，加入了限流保护电路，当外接负载超过额定值时启动保护，自动减小输出电流，以保护组件和外部负载的安全。

    当红外线反射型传感器接通电源后，即从模块内部的红外线反射管向前方发射38KHZ的调制红外线，一旦有物体 或人体进入有效范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号后，由模块内部电路进行放大，解调， 整形，比较处理后，在输出端给出高电平信号。

    红外线反射型传感器的检测距离与工作电压密切相关。工作电压越高，红外线反射功率越强，检测距离就越远；反 之，电压低，检测距离就相对较近，还有检测距离和被检测物体的大小和反射红外线能力密切相关！一般来说，颜色淡的物体反射红外线的能力强些，最大检测距离 也会远一些。

    由于红外线反射型传感器使用了调制技术和采用进口带补偿的抗干扰器件，在一定程度上解决了抗干扰的问题，如白天、黑夜的灵敏度基本保持一致，这是 其它产品所无法比拟的，但由于未加入密码电路，故在离频闪的日光灯较近距离时（2米以内），红外线反射型传感器会有同步的输出，使用时请注意回避正对日光 灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）。

红外线反射型传感器的应用举例：

1，自动取款机的保护玻璃控制器

    当有人站在取款机前时红外线反射型传感器输出高电平，并通过RC网络延时数秒，确认来人是取款而不是经过时，给PC机送去高电平，由PC控制电机 启动，保护玻璃抬起。当取款人走后，红外线反射型传感器转为低电平，RC网络在数秒后也输出低电平，PC再控制电机使保护玻璃降下来。从而完成对自动取款 机的保护。见图3。

2，自动干手机

    自动干手机是一种使用很普遍的电器，用来干燥手或物品。在这里红外线反射型传感器直接通过延时电路控制固态继电器，带动电炉丝和风扇工作（见图4）
    同样的电路，将负载换成电磁阀，就可以组成冲便卫生洁具。

3，阻挡物识别器
    红外线反射型传感器用于汽车玩具的控制，当前方有阻挡物时， D1红外线反射型传感器会输出控制信号，停止前行并自动后退或转弯。使玩具具有智能化，现在部分出口玩具已装备有此种电路。电路中D1是运转 D2电机，D2是转向电机。三极管均为高放大倍数的大功率管。将电路加以改进后可用做汽车倒车距离告警器。

4，计数传感器

    在一些设备或流水线上需要对产量或流量进行统计，用红外线反射型传感器可以直接作为传感器件。再利用LED2六位计数器即可组成完整的计数系统，用于监控生产情况。参考电路见图6。

5，入侵报警器
    将红外线反射型传感器安装在门窗的两侧或通道的位置，当有人进入时红外线反射型传感器就会检测出来，并且启动警报系统工作。由于红外线反射型传感器发出的 是红外线，所以不易察觉故具有很强的隐蔽性。在这时红外线反射型传感器甚至可组成对射的检测系统，以提高控制范围。

注意事项：

    1， 在红外线反射型传感器的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响其正常工作。
    2， 外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。如我们站在红外线反射型传感器的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。
    3， 红外线反射型传感器的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远