SICK傳感器分享傳感器詳解!

　　SICK傳感器是一種小型電子設備，各種光電檢測系統中實(shí)現光電轉換的關(guān)鍵元件。它主要是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機器人中獲得廣泛應用。

　　SICK傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。 把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉換成電信號。

　　SICK傳感器中重要的組成部分，它的工作原理是不同類(lèi)型的光電效應。根據波粒二象性，光是由光速運動(dòng)的光子所組成， 當物體受到光線(xiàn)照射時(shí)，其內部的電子吸收了光子的能量后改變狀態(tài)，自身的電性質(zhì)也會(huì )發(fā)生改變，這樣的現象稱(chēng)為光電效應。

　　根據電屬性狀態(tài)的不同變化，將光電效應分為以下三種：

　　1)外光電效應

　　在光線(xiàn)作用下使電子逸出物體表面的現象稱(chēng)為外光電效應?；谕夤怆娦墓怆娫泄怆姽?，光電倍增管等

　　2)光電導效應

　　半導體內的電子吸收光子后不能躍出半導體，使物體的電導率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢的現象稱(chēng)為內光電效應。內光電效應按其工作原理可分為光電導效應和光生伏特效應?；诠怆妼墓怆娫泄饷綦娮?，光敏晶體管等

　　3)光生伏特效應

　　在光線(xiàn)作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的現象稱(chēng)為光生伏特效應?；诠馍匦墓怆娫泄怆姵睾凸饷舳O管、三極管等

　　光電元件工作原理

　　基于不同的光電效應，我們來(lái)看一下他們分別是如何工作的：

　　外光電效應器件

　　利用物質(zhì)在光的照射下發(fā)射電子的外光電效應而制成的光電器件，一般都是真空的或充氣的光電器件，如光電管和光電倍增管。

　　以光電管為例，當入射光照射在陰極上時(shí)，單個(gè)光子把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子，從而使自由電子的能量增加。當電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功時(shí)，它就可以克服金屬表面束縛而逸出，形成電子發(fā)射，這種電子稱(chēng)為光電子。 只有當入射光的頻率高于極限頻率時(shí)，才會(huì )產(chǎn)生光電子。

　　光電子產(chǎn)生之后，被真空管中的陽(yáng)極所吸收，從而產(chǎn)生電流。若此時(shí)增加光照強度，更多的光子將會(huì )照射到陰極材料，從而產(chǎn)生更多光電子，光電流也會(huì )相應增加。在電阻R值確定的情況下，回路中的光電流與入射光的光照強度成函數關(guān)系，從而實(shí)現光電轉化，通過(guò)測量電路讀取電流數，即可算出光照強度。

　　內光電效應器件

　　利用物質(zhì)在光的照射下電導性能改變或產(chǎn)生電動(dòng)勢的光電器件稱(chēng)內光電效應器件，常見(jiàn)的有光敏電阻、光電池和光敏晶體管等。

　　根據能帶理論，自由原子中電子具有的能量狀態(tài)不是任意的，電子只能存在在一定的能級上。能帶分為價(jià)帶、禁帶和導帶。電子可以在導帶中流動(dòng)，不可以在價(jià)帶中流動(dòng)，在外界影響下，電子可由價(jià)帶越過(guò)帶隙進(jìn)入到導帶，從而改變導體的電阻。

　　不同導體的帶隙厚度不一樣，絕緣體的帶隙較寬，導致電子很難從價(jià)帶躍遷至導帶，所以其電阻很大;金屬導體沒(méi)有帶隙，其價(jià)帶和導帶相連，因此導電。

　　電子吸收光子能量后，由價(jià)帶躍遷至導帶從而改變導體電阻的現象稱(chēng)為內光電效應。利用該效應可以制作光敏電阻，通過(guò)觀(guān)察電阻的變化來(lái)確定被測光量。

　　SICK傳感器特效應簡(jiǎn)稱(chēng)光伏效應，指的是物體在受到光照之后產(chǎn)生電動(dòng)勢的現象。光電池是一種自發(fā)電式的光電元件，它受到光照時(shí)自身能產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢，在不加電源的情況下，只要接通外電路，便有電流通過(guò)。具體的工作原理如下：

　　光伏電池在一塊N型硅片上用擴散的方法摻入一些P型雜質(zhì)而形成的一個(gè)大面積PN結，P區有的空穴，N區有的電子。當光照射P區表面時(shí)，若光子能量大于硅的禁帶寬度，則在P型區內每吸收一個(gè)光子便產(chǎn)生一個(gè)電子—空穴對，P區表面吸收的光子越多，激發(fā)的電子空穴越多，越向PN結區越少。由于PN結內電場(chǎng)的方向是由N區指向P區的，它使擴散到PN結附近的電子—空穴對分離，光生電子被推向N區，光生空穴被留在P區。從而使N區帶負電，P區帶正電，形成光生電動(dòng)勢。若用導線(xiàn)連接P區和N區，電路中就有光電流流過(guò)。

　　SICK傳感器按檢測方式分為漫反射型、反射板型、對射型：

　　根據相應的檢測方式有下列這些不同結構的光電傳感器：

　?、?a href='http://admorocco.com/product/46750.html' target='_blank' class='key_tag'>SICK傳感器和一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。

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　　若把SICK傳感器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱(chēng)為對射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱(chēng)對射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過(guò)路徑的兩側，檢測物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。

　?、欠垂獍逍凸怆婇_(kāi)關(guān)

　　把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱(chēng)為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號。

　?、葦U散反射型光電開(kāi)關(guān)

　　它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當檢測物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信號，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號。

　　光電傳感器的基本特性包括輸出電流與接收器兩端電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)、輸出電流與發(fā)射器輸入電流之間的關(guān)系曲線(xiàn)、輸出電流隨溫度變化的關(guān)系曲線(xiàn)、脈沖響應特性曲線(xiàn)等。