二、光电开关介绍
1、工作原理
光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡
或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射
光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器
再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图1所示。多数
光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。图2是德国SICK公司的部分光电
开关外型图。
2、光电开关的分类及术语解释
(1)、分类
①漫反射式光电开关:它是一种集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测
物体经过时,物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开
关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,漫反射式的光电
开关是的检测模式。
②镜反射式光电开关:它亦集发射器与接收器于一体,光电开关发射器发出的光
线经过反射镜反射回接收器,当被检测物体经过且完全阻断光线时,光电开关就产生
了检测开关信号。
③对射式光电开关:它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收
器,发射器发出的光线直接进入接收器,当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻
断光线时,光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时,对射式光电开关是
最可*的检测装置。
④槽式光电开关:它通常采用标准的U字型结构,其发射器和接收器分别位于U型
槽的两边,并形成一光轴,当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电开关就产生
了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体,并且它能分辨透明与半
透明物体,使用安全可*。
⑤光纤式光电开关:它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线,可以对距离远的
被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。
它们的工作光线示意图如图3所示。
(2)术语解释
常见的术语示意图如图4所示。
①检测距离:是指检测体按一定方式移动,当开关动作时测得的基准位置(光电开
关的感应表面)到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。
②回差距离:动作距离与复位距离之间的值。
③响应频率:在规定的1s的时间间隔内,允许光电开关动作循环的次数。
④输出状态:分常开和常闭。当无检测物体时,常开型的光电开关所接通的负载
由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作,当检测到物体时,晶体管导通,负
载得电工作。
⑤检测方式:根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的
途径的不同,可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。
⑥输出形式:分NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四
线、AC二线、AC五线(自带继电器),及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的
输出形式。
⑦指向角:见光电开关的指向角示意图,即如图4的下部三个小图所示。
⑧ 表面反射率:漫反射式光电开关发出的光线需要经检测物表面才能反射回漫反
射开关的接受器,所以检测距离和被检测物体的表面反射率将决定接受器接收到光线
的强度。粗糙的表面反射回的光线强度必将小于光滑表面反射回的强度,而且,被检测
物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。常用材料的反射率如表1所示。
表1 常用材料的反射率
材料 反射率 材料 反射率
白画纸 90% 不透明黑色塑料 14%
报纸 55% 黑色橡胶 4%
餐巾纸 47% 黑色布料 3%
包装箱硬纸板 68% 未抛光白色金属表面 130%
洁净松木 70% 光泽浅色金属表面 150%
干净粗木板 20% 不锈钢 200%
透明塑料杯 40% 木塞 35%
半透明塑料瓶 62% 啤酒泡沫 70%
不透明白色塑料 87% 人的手掌心 75%
⑨ 环境特性:光电开关应用的环境亦会影响其长期工作可*性。当光电开关工作
于检测距离状态时,由于光学透镜会被环境中的污物粘住,甚至会被一些强酸性
物质腐蚀,以至其使用参数和可*性降低。较简便的解决方法就是根据光电开关的最
大检测距离(Sn)降额使用来确定工作距离。
三、使用注意事项
①红外线传感器属漫反射型的产品,所采用的标准检测体为平面的白色画纸。
②红外线光电开关在环境照度高的情况下都能稳定工作,但原则上应回避将传感
器光轴正对太阳光等强光源。
③对射式光电开关最小可检测宽度为该种光电开关透镜宽度的80%。
④当使用感性负载(如灯、电动机等)时,其瞬态冲击电流较大,可能劣化或损坏
交流二线的光电开关,在这种情况下,请将负载经过交流继电器来转换使用。
⑤红外线光电开关的透镜可用擦镜纸擦拭,禁用稀释溶剂等化学品,以免损
坏塑料镜。
⑥针对用户的现场实际要求,在一些较为恶劣的条件下,如灰尘较多的场合,所
生产的光电开关在灵敏度的选择上增加了50%,以适应在长期使用中延长光电开关维
护周期的要求。
⑦产品均为SMD工艺生产制造,并经严格的测试合格后才出厂,在一般情况下使
用均不会出现损坏。为了避免意外性发生,请用户在接通电源前检查接线是否正确,
核定电压是否为额定值。
以下、DC5V
10mA以上 DC SSR
负极公用
DC48V
100mA以下
漏电流0.1mA
以下带负载短路保护功能
寿命(继电器输出) 机械 5,000万次以上(开关频率18,000次/小时)
电气 10万次以上(开关频率1,800次/小时)
响应时间 30ms以下 10ms以下 30ms以下 5ms以下
灵敏度调整 - 单方向旋转钮
使用环境照度 受光面照度 白炽灯:3,000lx以下
环境温度范围 工作时:-25~+55℃、保存时:-30~+70℃ (无结冰、结露)
环境湿度范围 工作时:45~85%RH、保存时:35~95%RH (无结露)
绝缘电阻 20MΩ以上(DC500V兆欧表)
耐电压 AC1,500V 50/60Hz 1min
振动 耐久 10~55Hz 双振幅1.5mm X、Y、Z各方向 2h
误动作 10~55Hz 双振幅1.5mm X、Y、Z各方向 2h
冲击 耐久 500m/s2Y、Z各方向3次
误动作 100m/s2
Y、Z各方向3次 500m/s2
Y、Z各方向3次 100m/s2
Y、Z各方向3次 500m/s2
Y、Z各方向3次
保护结构 IEC标准 IP64
连接方式 导线引出型(标准导线长2m)
质量(包装后) 约420g 约250g
材质 外壳 ABS
透镜部 异丁烯树脂
安装支架 铁
附件 安装支架(带螺钉)、螺母、使用说明书、反射板(仅回归反射型)
检测方式 回归反射型
(带M.S.R.功能) 回归反射型
(无M.S.R功能)
项目型号 E3JK-R2M□ E3JK-R2S3 E3JK-R4M□ E3JK-R4S3
检测距离 2.5m (使用E39-R1时) 4m (使用E39-R1时)
标准检测物体 φ75mm以上的不透明物体
应差 -
指向角 1~5°
光源(发光波长) 红色发光二极管 (660nm)
电源电压 DC12~240V±10% 波动 (p-p) 10%以下、AC24~240V±10% 50/60Hz
功耗 DC 2W以下
AC 2W以下
控制输出 继电器输出:1c接点
AC250V 3A (cosφ = 1)
以下、DC5V 10mA以上 DC SSR
负极公用
DC48V
100mA以下
漏电流0.1mA以下
带负载短路保护功能 继电器输
出:1c接点
AC250V
3A (cosφ = 1)
以下、DC5V
10mA以上 DC SSR
负极公用
DC48V
100mA以下
漏电流
0.1mA以下
带负载短路保护功能
寿命(继电器输出) 机械 5,000万次以上(开关频率18,000次/小时)
电气 10万次以上(开关频率1,800次/小时)
响应时间 30ms以下 5ms以下 30ms以下 5ms以下
灵敏度调整 -
使用环境照度 受光面照度 白炽灯:3,000lx以下
环境温度范围 工作时:-25~+55℃、保存时:-30~+70℃ (无结冰、结露)
环境湿度范围 工作时:45~85%RH、保存时:35~95%RH (无结露)
绝缘电阻 20MΩ以上(DC500V兆欧表)
耐电压 AC1,500V 50/60Hz 1min
振动 耐久 10~55Hz 双振幅1.5mm X、Y、Z各方向 2h
误动作 10~55Hz 双振幅1.5mm X、Y、Z各方向 2h
冲击 耐久 500m/s2 Y、Z各方向3次
误动作 100m/s2
Y、Z各方向3次 500m/s2
Y、Z各方向3次 100m/s2
Y、Z各方向3次 500m/s2
Y、Z各方向3次
保护结构 IEC标准 IP64
连接方式 导线引出型(标准导线长2m)
质量(包装后) 约250g
材质 外壳 ABS
透镜部 异丁烯树脂
安装支架 铁
附件 安装支架(带螺钉)、螺母、使用说明书、反射板(仅回归反射型
产品属性...
型号
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E2A-M12KS04-WP-B1 E2A-M12LS04-WP-C1
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