光电传感器在自动检测系统中的应用实例介绍

光电传感器在自动检测等系统中有着广泛的应用，这里仅就光电耦合器和光电转速传感器在转速检测中的应用实例加以介绍。

1.光电耦合器

光电耦合器是由发光元件和光电元件同时封在一个外壳内组合而成的转换元件。光电耦合器是由砷化镓发光二极管和硅光敏二极管或硅光电池相对组装在一支架上，两管之间有一定间隙，如图5.3-1所示，当有被测物体在间隙中通过，将发光二极管照射在硅光敏管的光遮端，输出端则产生电平变化（开关量输出），用以实现光电自动控制。

图5.3-1　光电耦合器

2.光电池开关电路

图5.3-2是光电池开关电路。电路中光电池被加上了一定的正向偏压，在强光照射下，来自光电池的最大输出电压较小（小于0.6V），还不足以驱动V1的基极，所以给光电池并联了一个电阻。当使用锗管时，V1的e、b结电压较小，可以不加正偏压。

3.光电式转速传感器

图5.3-3所示为光电式转速传感器结构，指示盘与旋转盘有相同间距的缝隙，当旋转盘转动时，转过一条缝隙，光线便产生一次明暗变化使光敏元件感光一次，用这种结构可以增加转盘上的缝隙数，因此，使每转的脉冲数相应增加。由于这种测速方法具有传感器结构简单、可靠、测量精度高等优点，因此非接触式的光电数字转速仪表得到了广泛地应用。

4.尺寸自动检测

如图5.3-4所示，被测小零件成像在CCD。设相邻光敏元中心距离为d，零件成像覆盖的光敏元数目为N，从CCD元件上读出的图像尺寸与工件尺寸关系为：

（1）在光学系统放大率为1∶1的装置中，图像尺寸等于工件尺寸，即

图5.3-2　光电池开关电路

图5.3-3　光电式转速传感器(www.xing528.com)

图5.3-4　小零件尺寸的测量系统

（2）在光学系统放大率为1∶M的装置中，则有

式中 的±2d为图像末端两个光敏元之间的最大可能误差。由于这样检测只要求工件图像轮廓清晰，因此并不需要传感器位数很多，通常在128～1024位就可以了。利用特殊的信号处理电路或采用插值法，分辨力可由一个光敏元间距d提高到0.1d。固体图像传感器检测的优点是不需接触，能实现自动化、微型化和高精度，而且可对一个零件进行多尺寸参数的测量（如螺栓可测其外螺纹、螺距、螺纹深度、侧面角、齿根和齿顶的曲率半径等）。

5.缺陷检测

（1）钞票检查。如图5.3-5所示，使两列钞票分别通过两个图像传感器的视场，并使其成像，从而输出两路视频信号，再将两路视频信号输送到比较器进行处理。如果两张并行的钞票中某一张上存有缺陷，两列视频信号将出现显著不同的特征，经过比较器就会发现这一特征，进一步证实缺陷的存在。

（2）透明液体内混浊物的检查。如图5.3-6所示，当有混浊物存在时，投射到图像传感器光敏面上的光强是不均匀的，其输出与均匀光照时的输出，有明显的不同，用简单的逻辑电路就能对这两种情况加以分辨。

图5.3-5　钞票检查

图5.3-6　混浊物检查系统示意

图5.3-7　防盗监测示意

（3）机器人的眼睛和安全监测。用CCD图像传感器可作为机器人的眼睛，用来监测关键部位，例如门、保险柜，现场由可见光或红外光照明。辅助电路可用来计算被遮住的光敏元数目，从视频信息中能判明通过视场的闯入者的性质，亦即能分辨出是鸟、猫或人。对图像来说，当辨认为闯入者时，警报系统被触发，见图5.3-7所示。