光電傳感器的應用實(shí)例介紹

1. 火焰探測報警器
圖 8 - 23 是采用硫化鉛光敏電阻為探測元件的火焰探測器電路圖。 硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 MΩ， 亮電阻為 0.2 MΩ(光照度 0.01 W/m2下測試的)，峰值響應波長(cháng)為2.2μm。 硫化鉛光敏電阻處于V1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為 6 V，電流約為 6μΑ。V2管集電極電阻兩端并聯(lián) 68 μF的電容， 可以抑制 100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。V2、V3構成二級負反饋互補放大器， 火焰的閃動(dòng)信號經(jīng)二級放大后送給中心控制站進(jìn)行報警處理。采用恒壓偏置電路是為了在更換光敏電阻或長(cháng)時(shí)間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號的幅度， 保證火焰報警器能長(cháng)期穩定地工作。

2. 光電式緯線(xiàn)探測器
光電式緯線(xiàn)探測器是應用于噴氣織機上， 判斷緯線(xiàn)是否斷線(xiàn)的一種探測器。圖 8 -24 為光電式緯線(xiàn)探測器原理電路圖。當緯線(xiàn)在噴氣作用下前進(jìn)時(shí)，紅外發(fā)射管VD發(fā)出的紅外光，經(jīng)緯線(xiàn)反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射信號時(shí)，說(shuō)明緯線(xiàn)已斷。因此利用光電池的輸出信號，通過(guò)后續電路放大、脈沖整形等，控制機器正常運轉還是關(guān)機報警。
由于緯線(xiàn)線(xiàn)徑很細，又是擺動(dòng)著(zhù)前進(jìn)，形成光的漫反射， 削弱了反射光的強度，而且還伴有背景雜散光，因此要求探緯器具備高的靈敏度和分辨力。為此，紅外發(fā)光管VD采用占空比很小的強電流脈沖供電，這樣既保證發(fā)光管使用壽命， 又能在瞬間有強光射出，以提高檢測靈敏度。一般來(lái)說(shuō)，光電池輸出信號比較小，需經(jīng)放大、脈沖整形以提高分辨力。

光電式緯線(xiàn)探測器電路圖原理圖

3. 燃氣熱水器中脈沖點(diǎn)火控制器
由于煤氣是易燃、易爆氣體，所以對燃氣器具中的點(diǎn)火控制器的要求是安全、穩定、可靠。為此電路中有這樣一個(gè)功能， 即打火確認針產(chǎn)生火花，才可打開(kāi)燃氣閥門(mén)；否則燃氣閥門(mén)關(guān)閉， 這樣就保證使用燃氣器具的安全性。
圖 8 - 25 為燃氣熱水器中的高壓打火確認電路原理圖。 在高壓打火時(shí)，火花電壓可達一萬(wàn)多伏，這個(gè)脈沖高電壓對電路工作影響極大，為了使電路正常工作，采用光電耦合器VB進(jìn)行電平隔離，大大增強了電路抗干擾能力。當高壓打火針對打火確認針?lè )烹姇r(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光， 耦合器中的光敏三極管導通， 經(jīng)V1、V2、V3放大，驅動(dòng)強吸電磁閥，將氣路打開(kāi)，燃氣碰到火花即燃燒。 若高壓打火針與打火確認針之間不放電，則光電耦合器不工作，V1等不導通，燃氣閥門(mén)關(guān)閉。

燃氣熱水器的高壓打火確認電路原理圖

4. CCD圖像傳感器應用
CCD圖像傳感器在許多領(lǐng)域內獲得廣泛的應用。 前面介紹的電荷耦合器件(CCD)具有將光像轉換為電荷分布，以及電荷的存儲和轉移等功能， 所以它是構成CCD固態(tài)圖像傳感器的主要光敏器件，取代了攝像裝置中的光學(xué)掃描系統或電子束掃描系統。
CCD圖像傳感器具有高分辨力和高靈敏度，具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍，這些特點(diǎn)決定了它可以廣泛用于自動(dòng)控制和自動(dòng)測量，尤其適用于圖像識別技術(shù)。 CCD圖像傳感器在檢測物體的位置、工件尺寸的精確測量及工件缺陷的檢測方面有獨到之處。下面是一個(gè)利用CCD圖像傳感器進(jìn)行工件尺寸檢測的例子。

圖 8 - 26 為應用線(xiàn)型CCD圖像傳感器測量物體尺寸系統。 物體成像聚焦在圖像傳感器的光敏面上，視頻處理器對輸出的視頻信號進(jìn)行存儲和數據處理，整個(gè)過(guò)程由微機控制完成。 根據幾何光學(xué)原理，可以推導被測物體尺寸計算公式， 即D=np/M

式中： n——覆蓋的光敏像素數；
p——像素間距；
M——倍率。И
微機可對多次測量求平均值，精確得到被測物體的尺寸。 任何能夠用光學(xué)成像的零件都可以用這種方法，實(shí)現不接觸的在線(xiàn)自動(dòng)檢測的目的。