光电传感器的定义

光电传感器”是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。 光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射,到达受光部的量将会发生变化。受光部将检测出 这种变化,并转换为电气信号,进行输出。大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜色)和红外光。
光电传感器如下图所示主要分为三类：

特点

1.检测距离长
如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法达到的长距离检测器。
2.对检测物体的限制少
由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。
3.响应时间短
光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。
4.分辨率高
能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
5.可实现非接触的检测
可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。
6.可实现颜色判别
通过检测物体形成的光反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。
7.便于调整
在投射可视光的类型中，投光光束是肉眼可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

原理 1.光的性质

• 直射
  光在空气中和水中时，总是直线传播。使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了这种原理。

  

• 曲折
  是指光射入到曲折率不同的界面上时，通过该界面后，改变行进方向的现象。

  

反射(正反射、回归反射、漫反射)
在镜面和玻璃平面上，光会以与入射角相同的角度反射，称为正反射。
3个平面互相直角般组合的形状称为三面直角棱镜。
如果面向三面直角棱镜投光，将反复进行正反射，最终的反射光将向投光的反方向行进。这样的反射称为回归反射。
多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律列面构成的回归反射构成的。
此外，在白纸等没有光泽性的表面上，光线将向各个方向反射，这样的反射称为扩散反射。
扩散反射型将该原理作为检测方式。

偏光
光线可以表现为与其行进方向垂直的振动波。作为光电传感器的光源，主要使用LED。 从LED投射的光线，会在与行进方向垂直的各个方向上振动，这种状态的光称为无偏光。
将无偏光的振动方向限制在一个方向上的光学过滤器称为偏光过滤器。 即从LED投光，并通过偏光过滤器的光线只在一个方向上振动，这种状态称为偏光(正确地说应为直线偏光)。 在某一方向(例如纵方向)上振动的偏光，无法通过限制在其垂直方向(横方向)上振动的偏光过滤器。

2.光源
光的点亮方式
“脉冲变调光”
多数光电传感器采用脉冲变调光，基本以一定周期反复投光。由于很容易排除杂乱光的影响，所以可以实现长距离检测。在带防止相互干扰功能的类型中， 投光的周期会根据干扰光和杂乱光而在一定范围内变化。

“直流光”
是连续投射一定光量的光线，在标记传感器等部分机型中使用。能得到高速响应性，但有检测距离短，容易受杂乱光影响等缺点。

3.光纤型
构造
由于检测部(光纤)中完全没有电气部分，所以耐干扰等耐环境性良好。

检测原理
光纤由中间的核心和外围部分曲折率较小的外包金属构成。 如果光线入射到核心部分，光线将会在与外包金属的交界面上一边反复进行全反射，一边行进。通过光纤内部从端面发出的光线以约60°的角度扩散， 照射到检测物体上。

光纤的种类与特性

4.三角测距
距离设定型光电传感器主要以三角测距为检测原理。下图所示的是三角测距的原理。从投光元件投射的光线将在检测物体上扩散反射。反射光将通过受光 透镜在位置检测元件(输岀符合光线位置信号的半导体元件)上成像。检测物体在靠近光学系统的位置A的情况下，反射光会在位置检测元件的a位置上成像。 在离光学系统较远的位置B的情况下，反射光将在b位置上成像。因此，通过测定位置检测元件上的成像位置，可以检测与检测物体的距离。

分类

1.按检测方式分类
①对射型
检测方式
为了使投光器发出的光能进入受光器，对向设置投光器与受光器。如果检测物体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线，进入受光器的光量将减少。掌握这种減少后便可进行检测。此外,检测方式与对射型相同，在传感器形状方面，也有投光受光部一体化，称为槽形的种类。
特点
* 动作的稳定度高，检测距离长。(数cm~数十m）；
* 即使检测物体的通过线路变化，检测位置也不变；
* 检测物体的光泽颜色·倾斜等的影响很少。

• ②漫反射型
  检测方式
  在投受光器一体型中，通常光线不会返回受光部。
  如果投光部发出的光线碰到检测物体，检测物体
  反射的光线将进入受光部，受光量将增加。掌握
  这种增加后，便可进行检测。
  特点
  * 检测距离为数cm~数m；
  * 便于安装调整；
  * 在检测物体的表面状态(颜色、凹凸)中光的反射光量会变化，检测稳定性也变化。

• 

• ③回归反射型
  检测方式
  在投受光器一体型中，通常投光部发出的光线将反射到相对设置的反射板上，回到受光部。如果检测物体遮蔽光线进入受光部的光量将减少。掌握这种减少 后，便可进行检测。

  特点
  * 检测距离为数cm~数m； * 布线?光轴调整方便(可节省工时)； * 检测物体的颜色、倾斜等的影响很少； * 光线通过检测物体2次，所以适合透明体的检测； * 检测物体的表面为镜面体的情况下，根据表面反射光的
  受光不同，有时会与无检测物体的状态相同，无法检测。

• 

• ④距离设定型（BGS型，背景抑制性）
  检测方式
  作为传感器的受光元件，使用2比例光电二极管或位置检测元件。通过检测物体反射的投光光束将在受光元件上成像。这一成像位置以根据检测物体距离不 同而差异的三角测距原理为检测原理。下图所示的是使用2比例光电二极管的检测方式。2比例光电二极管的一端(接近外壳的一侧)称为N(Nenr)侧,而另一端 称为F(Far)侧。检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下，反射光将在N侧和F侧的中间点成像，两侧的二极管将受到同等的光量。此外，相对于设定距 离，检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下，反射光将在N侧成像。相反的，相对于设定距离，检测物体存在于较远的位置的情况下，反射光将在F侧成 像。传感器可通过计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。

  
  

• 

距离设定型的特点
* 受检测物体的表面状态?颜色的影响少。* 不易受背景物体的影响。
BGS(Background Suppression)FGS(Foreground Suppression)
在检测传输带上物体的情况下，可选择BGS和FGS两种功能中的任何一个。
BGS是不会对比设定距离更远的背景(传输带)进行检测的功能。
FGS是不会对比设定距离更近的物体，以及回到受光器的光量少于规定的物体进行检测的功能，反言之，是只对传输带进行检测的功能。回到受光器光量少 的物体是指
①检测物体的反射率极低，比黑画纸更黑的物体；
②反射光几乎都回到投光侧，如镜子等物体；
③反射光量大，但向随机方向发散，有凹凸的光泽面等物体。 ③的情况下，根据检测物体的移动，有时反射光会暂时回到受光侧，所以有时需要通过OFF延迟定时器来防止高速颤动。

• 特点
  * 可对微小的段差进行检测(BGS、FGS)；
  * 不易受检测物体的颜色影响(BGS、FGS)；
  * 不易受背景物体的影响(BGS)；
  * 有时会受检测物体的斑点影响(BGS、FGS)。

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• ⑤放大器分离型
  检测方式
  与扩散反射型相同，接受从检测物体发出的反射光进行检测。设置为在投光器和受光器上仅入射正反射光，仅对离开传感器一定距离(投光光束与受光区域 重叠的范围)的检测物体进行检测。图1中，可在(A)位置检测物体，但在(B)位置无法检测。

  特点
  * 可检测微妙的段差；
  * 限定与传感器的距离，只在该范围内有检测物体时进行检测；
  * 不易受检测物体的颜色的影响；
  * 不易受检测物体的光泽、倾斜的影响。

• 

2.按检测方式分类

• 对射型/回归反射型的确认事项
  检测物体
  ①大小形状（纵x横x高）
  ②形状?大小的限制
  a.传感器
  b.回归反射板（回归反射型的情况下）
  ③有无多个紧密安装
  a.台数
  b.安装间距
  c.是否可以交错安装
  ④安装的限制（是否需要角度等）
  环境
  1.环境温度
  2.有无水?油?药品等飞散
  3.其他

  

• 漫反射型、距离设定型、限定反射型的确认事项
  检测物体
  ①大小形状（纵x横x高）
  ②颜色
  ③材料(铁，SUS，木，纸等)
  ④表面状态(粗糙，有光泽)
  ⑤移动速度V(m/s或个/分)
  传感器
  ①检测距离(与工件之间的距离)(L)
  ②形状?大小的限制
  ③有无多个紧密安装
  a.台数 b.安装间距
  ④安装的限制(是否需要角度等)
  背景
  ①颜色
  ②材料(铁，SUS，木，纸等)
  ③表面状态(粗糙，有光泽等)
  环境
  ①环境温度
  ②有无水?油?药品等飞散
  ③其他

  

术语解说 使用方法与各种数据 1.自我诊断功能
2.外部诊断输入功能（投光停止功能）

①目的
通过该功能，在工作前可进行传感器的动作检查。 示例：（遮光时ON模式）的情况下 要点：对外部诊断输入进行 ON/OFF时，若控制输出变化，则传感器为正常。控制输出保持OFF的情况下，传感器发生故障。

共通注意事项 3.安全要点 布线时
4.使用注意事项

①设计时 关于电源复位时间
传感器在电源接通后100ms以内进入可检测态。负载与传感器连接在不同电源时,请务必先接通传感器的电源。此外,不同的情况在各商品的请正确使用 中有所记载。
关于电源OFF时
请先关闭负载或负载线路的电源,否则在关闭电源时会发生输出脉冲。
关于电源的种类
不能使用无平滑的全波整流、半波整流电源。
关于互相干扰
相互干扰,是指受到相邻传感器的光的影响,发生输出不稳定状态的现象。以下是避免相互干扰的方法。

关于干扰
根据干扰的不同侵入路径、频率成分、波峰值等采取不同的对策。代表性示例如下表所示。

布线时关于导线
未记录导线延长的长度的情况下,采用0.3mm2线,且在100m以内。其他情况在各商品的「请正确使用」中有所记载。
关于导线的拉伸强度
布线时请不要超过下表所示的力

关于反复弯曲使用
通常传感器的导线不能反复弯曲使用。
关于光轴调整
如在同一配管、同一槽內进行高压线、动力线与光电传感器的布线,则可能因感应而导致误动作或破损。原则上请使用其他线路布线或单独金属配管或 屏蔽导线。

关于未布线的引线处理
使用自我诊断输出规格的机型等中,请切断不使用的导线,包上绝缘带等,使其不与其他端子接触。
关于光纤的固定
光纤放大器单元采用单触式锁定方式。请用以下方法进行光纤的安装及拆卸。
1.光纤的安装
提起保护盖,将光纤按放大器单元侧面的插入位置标记插入后,放下锁杆。
2.光纤拆卸
提起保护盖,提起锁杄,即可拉出光纤。

• 2.光纤拆卸
  关于光轴的调整
  将光电开关上下左右移动,将其设定在动作指示灯亮(或 灯灭)的范围中央。此外,由于光轴与机械轴合并在一起, 所以安装时只需对照机械轴,便能对光轴进行简单调整。
  光轴:投光器中连接透镜中心和投光光束中心的轴叫光轴 受光器的光轴是连接透镜中心和受光区域中心的轴。
  机械轴:从透镜中心垂直伸出的轴称为机械轴。

• 

④使用环境
关于耐水性
请避免在水中、降雨时及室外使用。
关于环境
安装在以下场所时,会引起误动作和故障,所以请避免使用。
1.尘埃多的场所。
2.阳光直接照射的场所。
3.产生腐蚀性气体的场所。
4.接触到有机溶剂等的场所。
5.有振动，冲击的场所。
6.直接接触到水、油、药品的场所。
7.湿度高,可能会结露的场所。
爆炸性环境下的光纤式光电传感器
可将光纤单元设置在危险场所,将放大器单元设置在非危险场所进行使用。
理由
电气设备的爆炸或火灾的发生,必定是因为同时存在危险环境和火源。由于光能不会成为火源,所以不会引起爆炸和火灾。但是,由于透镜、本体外壳、 光纤的包层等使用的是塑料,沾上溶剂后会造成腐蚀或劣化(模糊等),所以不能使用。
火源
是指在危险场所,带有能引起爆炸的能量的电火花和高温部。

外部电界的影响
无线电收发机在接近光电传感器及其布线附近时,有可能会引起误动作,所以禁止接近。
⑤保养与检查
不动作时的确认项目
不动作时,请确认以下几点
1.是否按规定讲行布线及连接。
2.螺钉是否有松动。
3.光轴调整、灵敏度调整是否已完成。
4.检测物体、工件速度是否符合额定规格。
5.投·受光器的透镜面上是否附着有垃圾·灰尘等异物。
6.受光器是否被太阳光(墙壁等的反射)等强光直接照射。
7.绝对不能分解、修理。
明确判断为发生了故障时,请立即切断电源。
关于透镜外壳
光电传感器的透镜外壳基本上是塑料的。请用干布轻轻擦拭污渍。请不要使用稀释剂等有机溶剂。
⑥附件
关于使用时
1.使用内侧粘带时,请先将使用场所附着的油、灰尘等用清洗剂等清洗干净后再粘贴。如有残留油污,将无法安装。
2.请不要在容易接触到油和药品的场所使用。
关于K019光电配件
请务必在切断电源后进行配件的插拔。
请务必拿住配件盖的部分进行配件的插拔
固定工具要用手来紧固。如使用钳子等,则会造成破损。如果紧固不充分,有时会因振动而导致松动,保护构造将无法发挥效用。
⑦其他
代表示例的记载数值
代表例中所记载的各种数据、数值不是作为“额定值·性能来进行保障的数值,而是某个批量中任意抽取的样值,所以请作为参考的标准进行使用。 “最小检测物体”“各种特性数据”“段差检测数据″不同规格的选择一览表”等都是代表例的对象。
关于清扫
有机溶剂会腐蚀产品表面,所以请勿使用。
请用柔软的干布进行清扫。