光電開關(guān)的定義：此種產(chǎn)品以光源為介質(zhì)、應(yīng)用光電效應(yīng)，當(dāng)光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來檢測(cè)對(duì)象的有無、大小和明暗，而向產(chǎn)生接點(diǎn)和無接點(diǎn)輸出信號(hào)的開關(guān)元件。光電開關(guān)包括幾種類型，自身不具備光源，利用被測(cè)物體發(fā)射的光的變化量進(jìn)行檢測(cè)的；利用自然光對(duì)光電開關(guān)的照射，物體遮蔽自然光產(chǎn)生的關(guān)變化量；光電開關(guān)自身具備光源，發(fā)射的光源對(duì)被檢測(cè)物體反射、吸收、和透射光的變化量進(jìn)行檢測(cè)。常用的光源為紫外光、可見光、紅外光等波段的光源，光源的類型有燈泡、LED、激光管等；輸出信號(hào)有開關(guān)量或模擬量和通訊數(shù)據(jù)信息等。
光電開關(guān)的叫法，主要是輸出為開關(guān)量的開關(guān)元件。
光電傳感器的叫法，涵蓋了輸出開關(guān)量、模擬量、通訊數(shù)據(jù)等。
目前市面光電開關(guān)的叫法有分光源、檢測(cè)形式、用途、結(jié)構(gòu)等命名的。
如：利用紅外光源的叫紅外光電開關(guān)、紅外線光電開關(guān)、紅外線光電傳感器等。
利用自然光的叫光控開關(guān)、光電繼電器等。
利用激光為光源的叫激光光電開關(guān)、激光光電傳感器等。
利用檢測(cè)形式叫熱金屬檢測(cè)器，俗稱熱檢等。
利用用途的叫光電距離傳感器、安全光幕傳感器等。
利用結(jié)構(gòu)的叫光幕傳感器等。
這里就簡(jiǎn)要舉幾個(gè)例子，還有很多的叫法.

一、光電開關(guān)原理與分類 1：按檢測(cè)形式的分類 （1）對(duì)射式 對(duì)射式是由一個(gè)發(fā)射器與一個(gè)接收器相對(duì)配置的，發(fā)射器發(fā)射出的光指向接收器，發(fā)射器與接收器之間組成一個(gè)閉合光路，通過對(duì)光路的光被遮斷或光衰減來進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式。這種檢測(cè)形式作用距離比較長(zhǎng)，但需要一個(gè)發(fā)射器并需要配電；在某些應(yīng)用場(chǎng)合比如空間狹小，不合適配電的運(yùn)用上比較麻煩。如圖1a：

圖1a

②發(fā)射器與接收器一體化，光傳輸為直流方式的非調(diào)制信號(hào)，主要小型縫隙光電開關(guān)，如U型、C型的槽型光電開關(guān)。如圖1b:

圖1b

（2）直接反射式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器發(fā)射的光直接照射到被檢測(cè)物上，根據(jù)反射光的變化情況來進(jìn)行檢測(cè)的。可以說是近似人的眼睛的一種檢測(cè)器。與對(duì)射式相比作用距離比較短，只需要單線配電即可，屬于通用檢測(cè)器。如圖2：

圖2

（3）鏡面反射式 ①這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，光電開關(guān)對(duì)置反角矩陣射鏡，發(fā)射器的光被反射鏡后反饋回接收器，光電開關(guān)與角矩陣反射鏡（多棱鏡）形成閉合光路，通過對(duì)光路的光被遮斷或光衰減來進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式，這種檢測(cè)形式作用距離比對(duì)射式短，比直接反射式較長(zhǎng)。只需要單線配電即可，由于采用反射鏡光軸的調(diào)整比對(duì)射式容易；反射鏡由多棱鏡角矩陣板或微晶玻璃顆粒反射膜等。如圖3a：

圖3a

②具有M.S.R功能的反射器式光電開關(guān)，如果被檢測(cè)物是平面而且有光澤，則會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，欲解決此問題，可采用M.S.R功能，它的主要工作原理是基于角矩陣反射器能使偏振光方向改變90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在雙鏡頭前，所以使用角矩陣反射器，光路閉合。如果是平面鏡或反光率比較的物體（如：玻璃瓶等）不能改變偏振方向，由它阻擋而產(chǎn)生的反射光不能進(jìn)入受光器，因此它可以很容易被檢測(cè)到，從而解決了由它表面反射而它引起的誤動(dòng)作問題。如圖3b:

圖3b

（4）輻射光檢測(cè)形式 通過對(duì)被檢測(cè)物體輻射出的光進(jìn)行檢測(cè)的形式。如用于鋼鐵行業(yè)的對(duì)加熱的鐵輻射出的紅外線進(jìn)行檢測(cè)的光電開關(guān)。如圖4：

圖4

（5）限定反射式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光軸與接收光軸交叉區(qū)域靈敏度最佳。如圖5：

圖5

（6）夾角式 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光聚焦點(diǎn)與接收光聚焦交叉區(qū)域檢測(cè)物體，用于精細(xì)檢測(cè)，如標(biāo)記檢測(cè)等。如圖6：

圖6

（7）同軸檢測(cè)式（單鏡頭） 這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射光通過鍍膜的半透明鏡片45°折射后通過鏡頭聚焦發(fā)射出去，接收光線通過聚焦鏡頭入射到接收器，主要用于標(biāo)志檢測(cè)。目前主流的顏色傳感器、標(biāo)志傳感器大多采用這樣方式。如圖7：

圖7

（8）光導(dǎo)纖維式 光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，目前光纖式光電開關(guān)的光纖基本是兩種，一種塑料光纖，價(jià)位比較低，普通檢測(cè)使用；另一種玻璃光纖，價(jià)位比較高，一些檢測(cè)精度比較高的場(chǎng)合。 ①：對(duì)射式，把光纖套入發(fā)射器，把光纖套入接收器，光纖檢測(cè)頭相對(duì)安置。如圖8a：

圖8a

②：直接反射式，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器），光纖頭為兩根光纖并行，直接檢測(cè)物體。如圖8b：

圖8b

③：同軸反射，發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，把光纖套入發(fā)射器與接收器（光纖放大器）。光纖頭為兩根光纖并為一根的形式，發(fā)射光纖在中間，接受光纖圍著其圓周排列。可以直接反射與鏡面反射，取決于光纖放大器的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如圖8c：

圖8c

2：按檢測(cè)方法的分類 （1）光量法 目前大多數(shù)光電開關(guān)用來檢測(cè)物體有無的均為光量方式，既光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來檢測(cè)對(duì)象的有無。 （2）三角測(cè)距法 光量方式容易受到物體表面的光潔度、粗糙度、顏色所影響，因此在一些要求比較高的場(chǎng)合就需要采用距離法檢測(cè)。 （3）激光測(cè)量法 由激光器對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光信號(hào)， 然后接受目標(biāo)反射回來的光信號(hào)，通過測(cè)量光信號(hào)往返經(jīng)過的時(shí)間， 計(jì)算出目標(biāo)的距離。 3：按光源種類的分類 光源目前采用的大多是發(fā)光二極管（LED），根據(jù)不同使用目的的區(qū)別使用。 （1）白熾燈式（可見光） 用于需要白光的標(biāo)志檢測(cè)器，由于壽命與抗震性能，現(xiàn)在使用比較少。 （2）發(fā)光二極管（LED）式（可見光、近紅外光） 具有調(diào)制容易、壽命長(zhǎng)、小型、功耗小、抗震等優(yōu)點(diǎn)是光電開關(guān)理想的光源，可用于各種用途。 （3）熒光式（可見光） 主要用于需要長(zhǎng)度的光電系統(tǒng)（圖像傳感器等） （4）紫外光式（不可見光） 通過照射紫外線用于檢測(cè)發(fā)生可見光的物體（熒光整理疵點(diǎn)、食品中的異物等）。 （5）氣體激光式（可見光） 光束比較強(qiáng)，用于探傷系統(tǒng)、條形碼系統(tǒng)、及強(qiáng)光衰減大的場(chǎng)合，如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合。 （6）半導(dǎo)體激光式（紅光、近紅外光） 具有較強(qiáng)的透射率和容易調(diào)制的特性，用于如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合鋼鐵行業(yè)與安防。 4：按光源調(diào)制種類的分類 （1）直流光式 使發(fā)射器的光線為不變的直流光，包括白熾燈和用直流驅(qū)動(dòng)的發(fā)光二極管。這種方式有線路簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，但是抗光干擾比較弱，目前僅在較短的距離檢測(cè)中使用。 （2）調(diào)制式 ①、脈沖調(diào)制式 使發(fā)射器發(fā)的出光線為具有一定頻率的脈沖波，一般稱為調(diào)制光，采用這種方式除了可以獲得峰值很高的光脈沖功率外，還可以對(duì)接收器輸出采用具有頻率選擇的交流放大器進(jìn)行放大，從而減少周圍光線和電氣噪聲的影響，這是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣的一種方式。 ②機(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式 對(duì)光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤孔旋轉(zhuǎn)后，提取脈沖信號(hào)，如用于區(qū)域檢測(cè)和熱金屬輻射的掃描檢測(cè)等。 ③、掃描式 將多個(gè)發(fā)射器與接收器組合，通過同步信號(hào)逐一掃描，防止相互干擾。如用于光幕傳感器。 5：按供電種類的分類 （1）直流式 采用直流電壓供電的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流電壓的供電。 （2）交流式 采用交流電壓供電，電壓范圍為90-240V交流電，滿足110VAC與220VAC場(chǎng)合的供電 （3）直流交流混合式 直流電壓與交流電壓都可以直接接入同一個(gè)供電回路的形式，直流電壓范圍12-240V，交流電壓范圍24-240V，此形式適應(yīng)性比較靈活，不需要考慮配電的問題。 6：按輸出種類的分類 （1）三極管NPN輸出 （2）三極管PNP輸出 （3）三極管NPN與PNP混合輸出 （4）固態(tài)隔離無觸點(diǎn)輸出 （5）繼電器觸點(diǎn)輸出 （6）可控硅輸出 （7）模擬電壓 （8）模擬電流 （9）數(shù)據(jù)信號(hào) 7：按結(jié)構(gòu)種類的分類 (1)內(nèi)藏放大器式 即把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路裝配在一個(gè)殼體里，接通直流電源就可以獲取ON-OFF開關(guān)輸出，不需要專用放大器，抗噪音能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，電纜線可延長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是主流的一種光電開關(guān)。 （2）放大器分離式 這是種早期采用比較多的方式，發(fā)光、感光元件裝在探頭內(nèi)，用屏蔽線與專用放大器（光電開關(guān)主體）連接。主要是探頭可以安裝在比較狹小的空間對(duì)比較小的物體進(jìn)行檢測(cè)，但是有抗噪聲能力的問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)藏放大器式的光電開關(guān)的體積越來越小；這種形式采用相對(duì)較少，尤其是光纖傳感器的發(fā)展。 （3）光纖式 這種光電開關(guān)是放大器分離式與內(nèi)藏放大器式結(jié)合的產(chǎn)品，通過光纖才傳輸光信號(hào)，光電開關(guān)主體上套上光纖線，另一頭光纖探頭可以對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)光纖探頭比較小，可以檢測(cè)比較微小的物體，光纖線傳輸?shù)闹皇枪庑盘?hào)，所以不用考慮放大器分離式那樣需要考慮抗噪聲能力的問題。 （4）自控式 這種光電開關(guān)是具有一定功能性的。把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、電源、繼電器等都裝配在一起，接上交流或直流電源就可以工作。同時(shí)還具有其他一些功能如動(dòng)作信號(hào)的延時(shí)、光電開關(guān)的信號(hào)靈敏度調(diào)節(jié)等。

二、光電開關(guān)特點(diǎn)：
1、檢測(cè)距離長(zhǎng)：與電感式接近開關(guān)相比，可以獲得很長(zhǎng)的檢測(cè)距離，例如：對(duì)射型開關(guān)檢測(cè)距離可達(dá)數(shù)十米，反射已從幾厘米到幾米，由于是非接觸檢測(cè)，所以不損傷被測(cè)物，也不受其影響。
2、檢測(cè)對(duì)象廣泛：因?yàn)槭歉鶕?jù)檢測(cè)對(duì)象的反射和透光檢測(cè)，所以不管是金屬、即使是玻璃、橡膠、木材、液體、氣體等幾乎都可以檢測(cè)。
3、響應(yīng)速度快：檢測(cè)介質(zhì)本身是高速的，因?yàn)閹缀醪话瑱C(jī)械動(dòng)作，因而可以獲得非常高的檢測(cè)速度。
4、分辨能力高：因?yàn)楣馐侵本€傳播，且波長(zhǎng)短，因而分辨率高，適用于微小物體和高精度位置檢測(cè)。
5、容易取得規(guī)則的檢測(cè)區(qū)：采用了透鏡等光學(xué)系統(tǒng)，可以比較容易的聚光、擴(kuò)散和折射，對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)對(duì)象和不同的使用環(huán)境，可以適當(dāng)?shù)倪x取具有某種檢測(cè)區(qū)域的產(chǎn)品。
6、不受磁場(chǎng)和振動(dòng)的影響：檢測(cè)開關(guān)一般較多地安裝在具有較強(qiáng)磁場(chǎng)和振動(dòng)的場(chǎng)所，從本質(zhì)上說，光電開關(guān)受其影響很少，因而能夠可靠的動(dòng)作。
7、利用光的特性檢測(cè)：可以做色標(biāo)、形狀特征的選擇檢測(cè)。
8、壽命長(zhǎng)：由于是非接觸檢測(cè)，所以壽命長(zhǎng)，特別是用發(fā)光二極管做為光源，控制輸出采用無接點(diǎn)方式，壽命就更長(zhǎng)。

但，光電開關(guān)也有下述一些缺點(diǎn)：
9、透鏡容易受到粉塵和油污的污染，透鏡一旦弄臟，不僅使光束散亂，又擋住了一部分光，因而在惡劣環(huán)境下，必須采取切實(shí)可行的保護(hù)措施。
10、周圍光線強(qiáng)弱對(duì)開關(guān)的影響，對(duì)于通常的照明光，目前光電開關(guān)幾乎不受影響，但是如果背景光太強(qiáng)以致超過數(shù)萬勒克斯，就會(huì)引起開關(guān)誤動(dòng)作而造成損失。
11、成本比其它檢測(cè)開關(guān)要高一些。

三、光電開關(guān)應(yīng)用方法
1：輸入電源電壓的波動(dòng)
對(duì)直流輸入方式，也要注意其波動(dòng)值，通常可以允許±10%。
2：配線
正確地進(jìn)行配線自然不用說，在有規(guī)定的情況下，使用電纜應(yīng)在規(guī)定的長(zhǎng)度以內(nèi)，在配線上大多出防噪聲方面考慮，但為安全起見，還應(yīng)當(dāng)注意與動(dòng)力線隔離，高壓線、動(dòng)力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會(huì)由于感應(yīng)而造成（有時(shí)）光電開關(guān)的誤動(dòng)作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。
3：響應(yīng)時(shí)間
根據(jù)被測(cè)物體的大小與移動(dòng)速度來選擇在響應(yīng)速度上有余力的光電開關(guān)，另外，關(guān)于對(duì)射式，由于光束的粗細(xì)對(duì)檢測(cè)有影響，因此要預(yù)先計(jì)算好對(duì)整個(gè)光束遮光的時(shí)間。
4：靈敏度
關(guān)于設(shè)定距離，在環(huán)境惡劣的情況下，使用對(duì)射式時(shí)，必須留出4倍以上的余地，使用反射式時(shí)也必須留出1.5-2倍以上的余地。
5：保護(hù)措施
通常，對(duì)于直流供電的光電開關(guān)里都設(shè)有逆極性，交流無須要極性保護(hù)。
直流供電的光電開關(guān)晶體管輸出的均有過流、短路保護(hù)。保護(hù)方式有節(jié)拍式或自鎖式，各有特點(diǎn)，節(jié)拍式在輸出最大電流臨界點(diǎn)產(chǎn)生節(jié)拍保護(hù)，使用時(shí)候負(fù)載電流需要控制在光電開關(guān)額定輸出電流內(nèi)。自鎖式過載、短路后，保護(hù)電路啟動(dòng)后，無輸出，需要斷電重新加電后才恢復(fù)正常。
無接點(diǎn)輸出極的保護(hù)，通常采用續(xù)流保護(hù)晶體管的集電極。如果有大功率的感性負(fù)載最好還是外部設(shè)置電涌吸收電路給予保護(hù)。
6：抗振與沖擊
若振動(dòng)為0-2000次/分，復(fù)振寬度為2mm左右時(shí)，對(duì)一般光電開關(guān)沒什么影響，但是對(duì)采用白熾燈做光源需要采用不受振動(dòng)的裝備結(jié)構(gòu)。
7：干擾光
由于光電開關(guān)的光源與調(diào)制的問題，因此抗干擾光的能力也是不同的；通常紅外光電開關(guān)抗環(huán)境光白熾燈光3,000Lux,太陽(yáng)光10,000Lux。若強(qiáng)烈太陽(yáng)光直接照射的，由于太陽(yáng)光含有紅外波段的光線，如果采用光學(xué)濾色鏡提高抗光干擾能力是不夠的。teopto光電產(chǎn)品中有具備100,000Lux專門用于強(qiáng)烈環(huán)境光的產(chǎn)品。那直流光式，需要盡量避開環(huán)境光的直接照射，由于環(huán)境光的干擾，還需要對(duì)靈敏度細(xì)調(diào)后滿足實(shí)際使用的需要。在不能改變光電開關(guān)（接收器）光軸與強(qiáng)光源的角度時(shí)，可在光電開關(guān)上方四周加裝遮光板或套上遮光長(zhǎng)筒。
8：防止相互干擾
　　對(duì)射式防止相互干擾最有效的辦法是發(fā)射器和接收器交叉設(shè)置，超過2組時(shí)還拉開組距。當(dāng)然，也可選擇使用不同頻率的機(jī)種。反射式需要隔開一定的間距,根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)的指向角與檢測(cè)距離來確定相鄰的間距。
9：鏡面角度影響
　　當(dāng)被測(cè)物體有光澤或遇到光滑金屬面時(shí)，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時(shí)應(yīng)將發(fā)射器與檢測(cè)物體安裝成10～20°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測(cè)物體，從而防止誤動(dòng)作。
10：排除背景物影響
　　使用反射式擴(kuò)散型發(fā)射器、接收器時(shí)，有時(shí)由于檢出物離背景物較近，光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會(huì)使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測(cè)。
　　因此可以改用距離限定型發(fā)射器、接收器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。
11：自診斷功能使用
　　在安裝或使用時(shí)，有時(shí)可能會(huì)由于臺(tái)面或背景影響以及使用振動(dòng)等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會(huì)使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時(shí)可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
12：消除臺(tái)面影響
　　發(fā)射器與接收器在貼近臺(tái)面安裝時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)臺(tái)面反射的部分光束照到接收器而造成工作不穩(wěn)定。對(duì)此可使發(fā)射器與接收器離開臺(tái)面一定距離并加裝遮光板。
13：鏡面的維護(hù)
定期清理鏡面或者反光板表面的灰塵，使光電開關(guān)的光量不受損耗，保證光電開關(guān)正常工作，擦拭鏡頭嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡與反光板。
14：溫度特性
一般工作的環(huán)境溫度在-20℃~55℃(未結(jié)冰)，在環(huán)境復(fù)雜的條件下檢測(cè)時(shí)需要注意，比如溫度比較高的環(huán)境下需要采取冷卻。冷卻方式有多種，風(fēng)冷卻、水冷切、電致冷等；溫度比較低的環(huán)境超過產(chǎn)品額定值的，需要加熱防止檢測(cè)鏡面凍霜、結(jié)冰；這些條件的使用時(shí)，若需要技術(shù)支持請(qǐng)與teopto的應(yīng)用工程師進(jìn)行技術(shù)的咨詢，選擇合適的產(chǎn)品應(yīng)用在項(xiàng)目上。
15：光軸校準(zhǔn)
為了便于校準(zhǔn)光軸，有效防止偏移，只要做到一下幾點(diǎn)就能滿足要求：
①設(shè)定檢測(cè)距離（靈敏度）時(shí)要大幅度留有余地。
②發(fā)射器與接收器的光學(xué)系統(tǒng)能擴(kuò)展。
③裝配上井然有序，堅(jiān)固耐用。
④對(duì)于采用微逢、遮光板的窄光軸形式的或光學(xué)上調(diào)整平行光線的以及設(shè)定距離沒有余地的，要細(xì)致調(diào)整，完成校準(zhǔn)后在機(jī)械上牢固地加以固定。
16：檢測(cè)的S/N比的問題
S/N比，就是信號(hào)（signal）和噪聲（noise）的比，這個(gè)問題比較容易被忽略，光電開關(guān)主要的利用光的入射與遮光差進(jìn)行ON-OFF轉(zhuǎn)換的，因此在光的入射時(shí)盡可能選擇入射光量較多的角度與位置；在遮光時(shí)，需要入射光的光量趨近于零，以進(jìn)行穩(wěn)定的檢測(cè)。
17：其他問題
下列場(chǎng)所，一般有可能造成光電開關(guān)的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避開：
　　①灰塵較多的場(chǎng)所；
　　②腐蝕性氣體較多的場(chǎng)所；
　　③水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所；
　　④戶外或太陽(yáng)光等有強(qiáng)光直射而無遮光措施的場(chǎng)所。
　　⑤環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所；
　　⑥振動(dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。