在光的感應和檢測中，盡可能保持光不擴散，不消耗光能是非常重要的一部分，對傳感器的精度影響很大。因此，相繼開發(fā)出光纖傳感器、激光傳感器、CMOS能見光傳感器等精度較高的光電傳感器，成為今天甚至未來幾年的熱門光電傳感器。

　　光電傳感器是指選擇光電元件來測試物體的存在和表面狀態(tài)的變化的傳感器。它們通常由三部分組成:發(fā)送器、接收器和檢查電路。工作原理是先將測量的變化轉化為光信號的變化，再將光信號的變化轉化為電信號的變化。

　　因此，光電傳感器的本質是通過將光強度的變化轉化為電信號的變化來實現(xiàn)控制。

　　例如，光傳感器的應用條形碼掃描筆通過檢測條形碼反射的光強度變化來識別條形碼。在條形碼掃描筆中，發(fā)光二極管是光電傳感器的發(fā)送器，光敏三極管是接收器，而放大和整形電脈沖信號的電路是檢測電路。

　　140年來，光電傳感器的“朝代替代”發(fā)展歷史

　　1879年，愛迪生發(fā)明了白熾燈，最早的光電傳感器是白熾燈作為發(fā)射光源。一個小小的金屬圓柱形設備中有一個白熾燈作為燈源，還有一個校正鏡頭，可以將光匯聚到接收器上，然后通過接收器的電線連接到真空管放大器上。這是早期的白熾燈傳感器，也是光電傳感器的原型，可以用來檢驗物體是否存在。

　　發(fā)展：LED代替白熾燈

　　19世紀60時代，LED(發(fā)光二極管)開始出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)LED制成的光電傳感器比白熾燈傳感器具有更高的質量和可靠性，所以LED開始取代白熾燈。

　　與白熾燈相比，LED的優(yōu)點主要有以下四點：

　　1、使用壽命更長。白熾燈發(fā)光的原理是高溫鎢絲產(chǎn)生光輻射，但鎢絲溫度越高，提升越快，所以白熾燈壽命越短;而且LED是固體的，不會有改進的問題，有助于增加傳感器的使用壽命。

　　2、能源消耗較低。LED發(fā)出的光能只相當于白熾燈同樣大小的一部分光能。

　　3、速度更快。LED可以以很快的速度開關，開關速度可以達到KHz。

　　4、LED體積小，抗沖擊和抗震能力也較好。

　　進化1：非調制LED光電傳感器退出歷史舞臺

　　1970年，人們將接收器的放大器分配到發(fā)射器的調制頻率上，使得傳感器只能放大某一頻率振動的光信號，從而大大加快了LED光電傳感器的開關速度。

　　另外，對于LED光電傳感器來說，部署是必要的，因為一個LED發(fā)出的光能很小，所以它的能量可以通過部署來提高，從而改善光電傳感器的設計，增加檢查距離，擴大光束的角度，提高傳感器的準確性和對環(huán)境的抗干擾能力。

　　所以，1980年，非調制光電傳感器逐漸退出歷史舞臺。

　　進化2：創(chuàng)新色標傳感器出現(xiàn)高效能見光LED

　　如果調制的LED傳感器提高了光電傳感器的開關性能，那么高效能見光LED的出現(xiàn)就是色標傳感器的創(chuàng)新。

　　LED可以發(fā)射各種光，包括紅外線、綠光、紅光、藍光或白光等。然而，早期LED發(fā)出的光相對較弱，其中紅外線LED效率最高。但是對于一些需要區(qū)分不同顏色的光電傳感器(比如色標傳感器)來說，不可見的紅外線是不適合的，他們需要的是可見光源。

　　所以早期的LED并不適合色標傳感器，當時的色標傳感器都是用白熾燈作為燈源，直到后來創(chuàng)造出高效的能見光LED。

　　LED發(fā)展歷程以發(fā)光效率為標志。

　　從能見光LED的發(fā)展過程中可以發(fā)現(xiàn)，1985年以后，選擇AlGaInP、SiC和GaN等材料的LED逐漸出現(xiàn)，這些材料的禁帶寬度較大，可以通過調整混合成分來調節(jié)帶隙總寬度，從而獲得超高亮度的可見光LED。

　　現(xiàn)在，大多數(shù)色標傳感器都采用了各種顏色的可見光LED發(fā)射器。

　　在光的感應和檢測中，盡可能保持光不擴散，不消耗光能是非常重要的一部分，這對傳感器的精度影響很大。因此，相繼開發(fā)了光纖傳感器、激光傳感器、CMOS能見光傳感器等精度較高的光電傳感器，并成為今天甚至未來幾年的熱門光電傳感器。

　　三種光電效應，解讀光電傳感器的核心工作原理

　　沒有光電效應，就沒有光電傳感器。

　　光電傳感器之所以能將光信號轉換成電信號，主要依靠各種光電元件，包括光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等。，來檢驗物體的存在和表面狀態(tài)的變化。這些光電元件一般用作光電傳感器的接收器，其工作原理是光電效應:

　　當物體受到光源照射時，其內部電子吸收光子的能量后會改變狀態(tài)，其電氣特性也會發(fā)生變化。

　　光電效應的本質是光變致電，光電轉換。

　　光電效應分為外部光電效應和內部光電效應，其中內部光電效應分為光電導向效應和光生伏特效應。光電導向效應應給電路增加電壓，而光生伏特則不使用。這三種光電效應的區(qū)別很簡單，就是在光的影響下，它們的電子變化是不同的。

　　①電子逸出材料表面在光線的影響下，物體的伏安特性發(fā)生了變化，這就是光電管、光電倍增管等外部光電效應。

　　外光電效應

　　②吸收光能后，電子不逸出，物體電阻發(fā)生較大變化，如光敏電阻、感光晶體管等;

　　光電導效應

　?、畚展饽芎螅娮硬粫莩?，光電壓會在物體內部的自建場產(chǎn)生，這是光生伏的特殊效應，如光敏二極管、三極管和光電池。

　　光生伏特效

　　通過上述光電元件，測量物的光變化也可以轉化為電變化。

　　例如，光控電器可用于自動控制、自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。使用光電管(外部光電效應)作為接收器。當光照在光電管上時，光電管的電路中產(chǎn)生電光流，放大器放大，使電磁鐵磁化，然后吸附連接鐵;當光電管中沒有光照時，光電管的電路中沒有電流，電磁鐵與連接鐵分離。

　　再比如最常見的光敏二極管(光電導向效應)。光電傳感器光敏二極管的外觀與普通二極管相同，但其管殼上有一個嵌入玻璃窗，方便光源進入。為了增加光照面積，PN結面積更大。當沒有光照時，其反向電流很小，電路截止;如果有光照，載流子被激起，產(chǎn)生光電載流子，電路連接。

　　一般而言，光電效應使光電傳感器具有感知光變化的能力，并將光信號變化轉化為電信號變化，進行數(shù)據(jù)處理和應用。

　　四種結構類型，光電傳感器檢測方法有很大差異

　　光電傳感器具有精度高、反應快、非接觸、靈活、檢測距離遠等優(yōu)點。它們廣泛應用于檢測和控制中，可以檢測物體是否存在、光信號強度、光的顏色等參數(shù)，然后進行控制。常見的有開關控制、自動計件、顏色分揀等。

　　光電傳感器根據(jù)檢驗方法的不同，可分為漫反射型、反射型、對射型和距離型，不同類型對應不同結構的光電傳感器。

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　　漫反射光電開關、發(fā)射器和接收器安裝在一起。當開關發(fā)射光束時，目標是漫反射。當有足夠的組合光返回接收器時，開關狀態(tài)會發(fā)生變化。

　　漫反射型是最簡單方便的安裝方式，但是作用距離最短，檢驗也最不穩(wěn)定。

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　　反射光板反射光電開關，將發(fā)光器和照明器安裝在同一設備中，并在其前面安裝反射光板，利用反射原理完成光電控制。通常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反射光板反射回來，被照明器收到;一旦光路被檢查對象擋住，照明器無法接收光線，光電開關就會動作，導出開關控制信號。