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9.2光电开关与光电转速计9.2.1光电开关1.透射分离型主动开关2.反射型主动开关3.光电耦合器4.编码计数型主动开关5.被动开关9.2.2光电转速计1.光电转速计原理2.频率测量9.2.1光电开关光电开关分为主动型光电开关和被动型光电开关。主动型光电开关由LED管和光电二极管、光电三极管或光电达林顿管组成。被动型光电开关主要由光敏电阻、光电二极管等组成。下面举例来说明其工作方式。使用光电开关及其注意事项在使用光电开关时，应注意环境条件，以使光电开关能够正常可靠的工作。避免强光源，防止相互干扰，排除背景物影响。此外，下列场所，一般有可能造成光电开关的误动作，应尽量避开：1.灰尘较多的场所；2.腐蚀性气体较多的场所；3.水、油、化学品有可能直接飞溅的场所；4.户外或太阳光等有强光直射而无遮光措施的场所；5.环境温度变化超出产品规定范围的场所；6.振动、冲击大，而未采取避震措施的场所。1.透射分离型主动开关将发光管和光电接收管相对安装，以形成光通路。当无物体档光时，开关接通；当有物体挡光时，开关就断开。透射此外此外，透射分离型主动开关也用于工业自动控制、自动报警及一些引爆、燃烧等封闭室内的室外点火等的控制。2.反射型主动开关光电开关的发光管和光电接收管平行安装（或略有倾角）。当发光管发出的光遇到障碍时，在距离足够近时，由障碍物反射回来的光被光电接收管接受而开关动作。这种开关可应用于各种机械运行的行程限制、位置传感，也有效地用于汽车的紧急制动。图9-24（b）为光纤引导的光电开关，狭窄区域内可作为开关用于狭窄区域内。图9-24（c）为用于液面自动检测的光电开关。发光管发出的光经斜面框架反射后到达光电接收管，形成光的通路。当液面上升后，没有足够光能量从液体内透射到光电接收管上而形成通路受阻挡，开关即断开。这种开关已用于汽油液面检测，比较安全。3.光电耦合器如图9-25所示，发光管和光电接收管用耐高压的塑料封结在一起，可形成光电耦合器。把发光管接在低压电路中，把光电接收管接在高压电路中可实现用低压电器或低压电路直接控制高压电路，光电耦合器成为一个隔离开关。适当设计也能起到变压器作用。它还可以在过载保护电路中作为开关。4.编码计数型主动开关光电开关既然可工作在开关状态，那么也就很容易变换成计数状态或编码控制状态。图9-26为一个计数状态的例子，测量照相机快门动作的时间。发光管发出的频率确定的光脉冲，它放在快门的一边，光电接收管在快门的另一边。当快门打开前计数器预先归零；快门打开时，光电转换的电脉冲使计数器计数；快门关闭时，计数停止。计数器所计脉冲个数与脉冲周期之乘积就是快门开启时间。图9-26照相机快门动作时间测量这种开关也用于工业自动线上产品计数或医用液滴计数。5.被动开关利用自然光的特性对光电开关提供信号，形成被动开光。自然光源多为物体自发辐射，辐射能量多在红外光范围内，所以组成开关的接收器是热电器件、红外光敏电阻或红外光电二极管。图9-27为热释电器件构成的被动开关，它用于自动开门或报警系统的控制。图中用热释电检测器作光敏元件，将球面反射镜安放在房子的墙角以会聚入射的光能。热释电检测器有两个特点：一是只或交变响应突变的辐射，而是响应光谱无选择型。使它对静止的环境辐射不作反应，而能够检测人的活动。当人走近光电开关作用区域时，热释电器件接受人身的辐射，输出电脉冲信号使被动开关接通，其过程可由图9-28所设示的方块图完成。图中，光电脉冲经放大器和带通滤波器后形成控制信号去触发定时器。定时器可认为设定时间，在设定时间内控制信号报警器发声，定时完毕后开关断开。此外，火焰报警、火车车轮轴故障的自动报警等装置也是类似的被动开关。9.2.2光电转速计1.光电转速计原理光电转速计原理如图9-29所示。盘1装在欲测转速的轴上，光源从2出发的光线，经盘1调制后透射或反射至光电检测器3，转速可由光电检测器3产生的脉冲频率决定。图9-29光电转速计原理（a）带孔的盘（b）带齿的盘（c）黑白相间的盘每分钟的转速n与频率f的关系为式中：m为孔数，或齿数或黑白块的数目。因而只要测出频率就能决定转速或角速度。60n=fm60fnm2.频率测量（1）计数测频法计数测频法的基本思想就是在某一个选定的时间间隔内对被测信号进行计数，然后将计数值除以时间间隔（时基）就得到所测频率。图9-30为采用计数法测量频率的基本电路。（2）周期测量法在周期测量法中，采用固定频率很高的参考脉冲作为计数器的脉冲源，而让被测信号经整形后再经过一个门控电路去控制闸门，其电路原理图如图9-31所示。60n=mfsfxf