光感器电路

1. 感光开关原理

电开关的定义：此种产品以光源为介质、应用光电效应，当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无、大小和明暗，而向产生接点和无接点输出信号的开关元件。光电开关包括几种类型，自身不具备光源，利用被测物体发射的光的变化量进行检测的；利用自然光对光电开关的照射，物体遮蔽自然光产生的关变化量；光电开关自身具备光源，发射的光源对被检测物体反射、吸收、和透射光的变化量进行检测。常用的光源为紫外光、可见光、红外光等波段的光源，光源的类型有灯泡、LED、激光管等；输出信号有开关量或模拟量和通讯数据信息等。 光电开关的叫法，主要是输出为开关量的开关元件。 光电传感器的叫法，涵盖了输出开关量、模拟量、通讯数据等。 目前市面光电开关的叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名的。 如：利用红外光源的叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。 利用自然光的叫光控开关、光电继电器等。 利用激光为光源的叫激光光电开关、激光光电传感器等。 利用检测形式叫热金属检测器，俗称热检等。 利用用途的叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。 利用结构的叫光幕传感器等。 这里就简要举几个例子，还有很多的叫法，在此无法一一介绍。 一、光电开关原理与分类 1：按检测形式的分类 （1）对射式 对射式是由一个发射器与一个接收器相对配置的，发射器发射出的光指向接收器，发射器与接收器之间组成一个闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式。这种检测形式作用距离比较长，但需要一个发射器并需要配电；在某些应用场合比如空间狭小，不合适配电的运用上比较麻烦。如图1a： 图1a ②发射器与接收器一体化，光传输为直流方式的非调制信号，主要小型缝隙光电开关，如U型、C型的槽型光电开关。如图1b: 图1b （2）直接反射式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器发射的光直接照射到被检测物上，根据反射光的变化情况来进行检测的。可以说是近似人的眼睛的一种检测器。与对射式相比作用距离比较短，只需要单线配电即可，属于通用检测器。如图2： 图2 （3）镜面反射式 ①这种方式是把发射器与接收器构为一体，光电开关对置反角矩阵射镜，发射器的光被反射镜后反馈回接收器，光电开关与角矩阵反射镜（多棱镜）形成闭合光路，通过对光路的光被遮断或光衰减来进行检测的一种检测形式，这种检测形式作用距离比对射式短，比直接反射式较长。只需要单线配电即可，由于采用反射镜光轴的调整比对射式容易；反射镜由多棱镜角矩阵板或微晶玻璃颗粒反射膜等。如图3a： 图3a ② 具有M.S.R功能的反射器式光电开关，如果被检测物是平面而且有光泽，则会产生误动作，欲解决此问题，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩阵反射器能使偏振光方向改变90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在双镜头前，所以使用角矩阵反射器，光路闭合。如果是平面镜或反光率比较的物体（如：玻璃瓶等）不能改变偏振方向，由它阻挡而产生的反射光不能进入受光器，因此它可以很容易被检测到，从而解决了由它表面反射而它引起的误动作问题。如图3b: 图3b （4）辐射光检测形式 通过对被检测物体辐射出的光进行检测的形式。如用于钢铁行业的对加热的铁辐射出的红外线进行检测的光电开关。如图4： 图4 （5）限定反射式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光轴与接收光轴交叉区域灵敏度最佳。如图5： 图5 （6）夹角式 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射器与接收器形成一个角度，发射光聚焦点与接收光聚焦交叉区域检测物体，用于精细检测，如标记检测等。如图6： 图6 （7）同轴检测式（单镜头） 这种方式是把发射器与接收器构为一体，发射光通过镀膜的半透明镜片45°折射后通过镜头聚焦发射出去，接收光线通过聚焦镜头入射到接收器，主要用于标志检测。目前主流的颜色传感器、标志传感器大多采用这样方式。如图7： 图7 （8）光导纤维式 光导纤维简称光纤，目前光纤式光电开关的光纤基本是两种，一种塑料光纤，价位比较低，普通检测使用；另一种玻璃光纤，价位比较高，一些检测精度比较高的场合。 ①：对射式，把光纤套入发射器，把光纤套入接收器，光纤检测头相对安置。如图8a： 图8a ②：直接反射式，发射器与接收器构为一体，把光纤套入发射器与接收器（光纤放大器），光纤头为两根光纤并行，直接检测物体。如图8b： 图8b ③：同轴反射，发射器与接收器构为一体，把光纤套入发射器与接收器（光纤放大器）。光纤头为两根光纤并为一根的形式，发射光纤在中间，接受光纤围着其圆周排列。可以直接反射与镜面反射，取决于光纤放大器的光学结构。如图8c： 图8c 2：按检测方法的分类 （1）光量法 目前大多数光电开关用来检测物体有无的均为光量方式，既光源受物体遮蔽或发生反射、辐射和遮光导致受光量变化来检测对象的有无。 （2）三角测距法 光量方式容易受到物体表面的光洁度、粗糙度、颜色所影响，因此在一些要求比较高的场合就需要采用距离法检测。 （3）激光测量法 由激光器对被测目标发射一个光信号， 然后接受目标反射回来的光信号，通过测量光信号往返经过的时间， 计算出目标的距离。 3：按光源种类的分类 光源目前采用的大多是发光二极管（LED），根据不同使用目的的区别使用。 （1）白炽灯式（可见光） 用于需要白光的标志检测器，由于寿命与抗震性能，现在使用比较少。 （2）发光二极管（LED）式（可见光、近红外光） 具有调制容易、寿命长、小型、功耗小、抗震等优点是光电开关理想的光源，可用于各种用途。 （3）荧光式（可见光） 主要用于需要长度的光电系统（图像传感器等） （4）紫外光式（不可见光） 通过照射紫外线用于检测发生可见光的物体（荧光整理疵点、食品中的异物等）。 （5）气体激光式（可见光） 光束比较强，用于探伤系统、条形码系统、及强光衰减大的场合，如蒸汽、烟雾、火焰等场合。 （6）半导体激光式（红光、近红外光） 具有较强的透射率和容易调制的特性，用于如蒸汽、烟雾、火焰等场合钢铁行业与安防。 4：按光源调制种类的分类 （1）直流光式 使发射器的光线为不变的直流光，包括白炽灯和用直流驱动的发光二极管。这种方式有线路简单、响应速度快的特点，但是抗光干扰比较弱，目前仅在较短的距离检测中使用。 （2）调制式 ①、脉冲调制式 使发射器发的出光线为具有一定频率的脉冲波，一般称为调制光，采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外，还可以对接收器输出采用具有频率选择的交流放大器进行放大，从而减少周围光线和电气噪声的影响，这是目前国内外使用最广的一种方式。 ②机械旋转调制式 对光源用棱镜或转盘孔旋转后，提取脉冲信号，如用于区域检测和热金属辐射的扫描检测等。 ③、扫描式 将多个发射器与接收器组合，通过同步信号逐一扫描，防止相互干扰。如用于光幕传感器。 5：按供电种类的分类 （1）直流式 采用直流电压供电的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流电压的供电。 （2）交流式 采用交流电压供电，电压范围为90-240V交流电，满足110VAC与220VAC场合的供电 （3）直流交流混合式 直流电压与交流电压都可以直接接入同一个供电回路的形式，直流电压范围12-240V，交流电压范围24-240V，此形式适应性比较灵活，不需要考虑配电的问题。 6：按输出种类的分类 （1）三极管NPN输出 （2）三极管PNP输出 （3）三极管NPN与PNP混合输出 （4）固态隔离无触点输出 （5）继电器触点输出 （6）可控硅输出 （7）模拟电压 （8）模拟电流 （9）数据信号 7：按结构种类的分类 （1）内藏放大器式 即把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路装配在一个壳体里，接通直流电源就可以获取ON-OFF开关输出，不需要专用放大器，抗噪音能力强，寿命长，电缆线可延长等优点，是主流的一种光电开关。 （2）放大器分离式 这是种早期采用比较多的方式，发光、感光元件装在探头内，用屏蔽线与专用放大器（光电开关主体）连接。主要是探头可以安装在比较狭小的空间对比较小的物体进行检测，但是有抗噪声能力的问题。随着技术的发展，内藏放大器式的光电开关的体积越来越小；这种形式采用相对较少，尤其是光纤传感器的发展。 （3）光纤式 这种光电开关是放大器分离式与内藏放大器式结合的产品，通过光纤才传输光信号，光电开关主体上套上光纤线，另一头光纤探头可以对被检测物体进行检测，其优点光纤探头比较小，可以检测比较微小的物体，光纤线传输的只是光信号，所以不用考虑放大器分离式那样需要考虑抗噪声能力的问题。 （4）自控式 这种光电开关是具有一定功能性的。把发光、感光元件和放大电路、信号处理电路、开关驱动电路、电源、继电器等都装配在一起，接上交流或直流电源就可以工作。同时还具有其他一些功能如动作信号的延时、光电开关的信号灵敏度调节等。

2. 光感传感器工作原理

光感传感器工作原理：

利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光，是20世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术，它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。

由于以往普通光源单色度低，故很多重要的应用受到限制，而激光的出现，使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。利用激光已经制成了许多传感器，解决了许多以前不能解决的技术难题，使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。

用激光制成的光导纤维传感器，能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点，不必电源供电，这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用，也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。

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光感传感器的种类：

1、环境光传感器：在手机、笔记本等移动应用中，显示器消耗的电量高达电池总电量的30%，采用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间。

另一方面，环境光传感器有助于显示器提供柔和的画面。当环境亮度较高时，使用环境光传感器的液晶显示器会自动调成高亮度。当外界环境较暗时，显示器就会调成低亮度，实现自动调节亮度。 环境光传感器需要在芯片上贴一个红外截止膜，甚至直接在硅片上镀制图形化的红外截止膜。

2、红外光传感器

该红外光传感器使用充电的热电堆与溴碘化铊（KRS-5）窗口来感应580到40000nm的波长。该传感器使得学生可以自己测量一系列现象，包括自己手掌的红外辐射。

3、太阳光传感器：可识别水平，垂直各360度。太阳所在的位置，识别，阴天，多云天，半阴天，晴天及晚上白天。跟踪方位识别。识别电路处理和侍服驱动。采用数字芯片完成以上各信息的处理。可侍服各种普通电机，步进电机。整机功耗电流3mA，芯片工作电压5V。

3、紫外光传感器：使用一个过滤片测量紫外光波段（315nm-400nm）。除去滤光片，传感器可同时感应可见光。传感器包括紫外光滤光片，一个瞄准仪，和传感器手柄。

3. 求光感开关的工作原理及电路图

光感开关的工作原理光感开关可以将脉冲拉低一次.光电开关工作电压为20V.主板上PCELL插件从右到左顺序依次为1空-2RM信号-3+20V-4GND.若有物体经过,2脚的20V拉低到0V,在万用表上不反应到0V,只能看到电压跳到5V附近.经过D1降压送到HC04.HC04是 施密特触发器,有反向和调整功能.信号经D1二极管降压到HC04-1脚进,2脚连3脚,4脚出到LVC4225A的3脚此时芯片也是同相和保护CPU的,假如信号电平电压超过8V,温度超过80度,该芯片就保护不了工作.信号从21 脚送到CPU的23脚.脉冲电平拉低一次就成0V即前面提到的几个脚末工作时为5V的高电平,一经物体经过,则这型脚的电平降为0V,可依次测量判断.注：带延时光感式插钥取电开关——适用于宾馆客房。 电路图： http://circuit.eeworld.com.cn/dianlu/9082384559.gif

4. 光敏电阻的具体原理及适用电路

光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。用继电器接通电动机。将窗帘打开。继电器可用JRX--13F灵敏继电器。其吸合电流不大于50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器。你可在网上搜索一下“光电控制电路，有很多资料。

5. 如何制作光敏开关电路

如何制作光敏开关电路，可用于在规模自动照明等应用，一束光的内作用下自动打开门，可使容用电子计划从下图。这种光敏开关电路使用照片的检测方法电桥电路，并放置在一个比较“平衡电桥”探测器使用的元素 。比较器输出通过一个晶体管可控硅。对于这条赛道，必须采取防护措施，因为它不是从光致抗蚀剂（LDR）的绝缘。IC1是比较配置和使用的电压会在反相输入端（负）的潜力将超过同相输入端电压约1.8 V时 。
电阻R5创建一个滞后约1 V的振荡光的限制，以防止T1和晶闸管 。比较器的临界点，可从P1调整。随着电位设置为最低（最小阻力）灯将被点亮黄昏。如果您想了解更多的灵活性，取代的1Mohm价值P1 。如果你想反向操作，在光敏计划的立场是可以改变的P1/R4组 。LA1灯熄灭，在这种情况下，在黑暗中。最大栅电流250微安的Th1，这意味着你需要使用一个非常敏感的晶闸管 。

6. 光感应开关的原理和简单制作方法。

工作原理：

光控灯开关的电路如图虚线框内所示。VS是普通单向晶闸管，其触发信号由电阻器R和光敏电阻器RL对220V交流电的分压（忽略电灯丝电阻）得到。

VD是普通二极管，主要用于防止RL两端反向电压对VS控制极的损坏。白天，环境自然光线较强，RL呈低阻值（≤2kΩ，RL两端交流电压小于VD和VS控制极的导通电压（约0.65V＋0.65V=1.3V），VS处于阻断状态，电灯H不亮。

夜晚，环境自然光线变暗，RL呈高阻值（＞1MΩ），VS从RL两端获得足够触发电压而导通，H通电自动点亮。

元器件选择：

VS选用MCR100-8（1A、600V）或BT169D（1A、400V）型普通塑封单向晶闸管，要求控制（也叫门极）触发电流Ig＜20μA。VD用1N4004型硅整流二极管。

RL用MG45-12型非密封光敏电阻器，其它亮阻≤2kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻器也可代用。R采用RTX-1/8W型碳膜电阻器。

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光控开关/光控时控器采用先进的嵌入式微型计算机控制技术，融光控功能和普通时控器两大功能为一体的多功能高级时控器（时控开关），根据节能需要可以将光控探头（功能）与时控功能同时启用，将达到最佳节能效果。

是路灯、景观灯、广告灯箱、霓虹灯等设备的最佳节能控制装置；可广泛应用于街道、铁路、车站、航道、学校及供电部门等一切需要时间控制的应用场所。现在国内主要的品牌有灯联网、艾贝斯等，代表型号有ET101.1、ET102.1等。

7. 光敏感应开关的电路功能和工作原理

要知道只有当左边的三极管截止右边的三极管才会导通，那个器件才会导电。
有光的时候光敏电阻减小，左边三极管基极电流增大，集电极电流增大，左边三极管导通，右边三极管基极相当于接地，右边三极管截止，器件不通电。同理分析没有光的时候就可以了。

8. 用光敏电阻、LED设计一个光控电路，要求暗的时候lLED发光，亮的时候LED灭。 电路尽量简单，请画出电路图

“光”黑天10M白天1K，与10K分压，通过运放lm358进行电压比较，使得三极管导通或者截止，控制灯的亮灭，图中假设的led是小led，vcc电压是5V。如是1Wled，可以把led串的电阻1k改成10欧，并且图中的三极管两个电阻“10,10”要是功率电阻，不过这样功耗比较大，用专门的恒流芯片可代替三极管，当然这个另说。三极管假定9013.图中变阻器是为了调节具体要用多大的电压与“光”的分压相比较，如果比光的分压大，则三极管截止，小则导通，白天“光”1K。图中A点电压会变低，则LM358输出低电平，三极管不导通，灯就灭了，反之亦然。

当然也有办法让在不用光照下实现不同的led亮度，当然也还用这个电路，不过需要引入负反馈，当然这件事另说了。

9. 光纤感应器是否可以实现直接控制电路

可以实现，但是需要做好保护。
光线感应器也叫做亮度感应器，英文名称为Light-Sensor，很多平板电脑和手机都配备了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节手持设备屏幕亮度，给使用者带来最佳的视觉效果。例如在黑暗的环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。
软件可以利用光线传感器的数据自动调节显示屏亮度——当环境亮度高时，显示屏亮度会相应调高;当环境亮度低时，显示屏亮度也会相应调低。三星高端Galaxy型号手机能利用先进的光线传感器，独立地测量白、红、绿和蓝光的亮度。Adapt Display功能利用这些数据优化显示屏的画面质量。
光线感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，接收感应器将收到之光线讯号转变成电信号，此电信讯号更可进一步做各种不同的 开关 及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。
我们再说一下它的另外一个功能：我们每个人打电话时，为了听的更清晰，都会将手机凑近耳朵接听电话。 这样我们就会注意到一个有趣的现象：当我们将手机贴在脸上时，手机屏幕就会自动熄灭，防止因脸部不小心碰到手机引发操作。而当我们打完电话需要挂电话时，手机一旦离开脸部就会自动亮起。这其中就是光线感应器的功劳了。