第4期仪表技术与传感器9宽光束光电传感器徐振高杨曙年华中理工大学机械学院仪器系武汉市430074【摘要】本文介绍了一种宽光束光电传感器的测量原理。这种传感器由光学系统和信号处理电路所组成,可用来检测运动带材的边界位置。试验表明,该传感器具有很大的测量范围和较好的灵敏度。叙词:位置测量光电传感器光束APhotoelectricSensorwithWideLightBeamXuZhengaoYangShunianDept.ofInstrumentation,HuazhongUniversityofSci.&Tech.,Wuhan,430074.Abstract:Themeasurementprincipleofaphotoelectricsensorwithwidelightbeamispresentedinthispaper.Thesensorconsistsoftheopticalsystemandsomeelectronicdevices.Itcanbeusedtodetectthepositionofmovingstripedge.Testresultsaregivenwhichshowthatthesensorhaswidemea-surementrangeandgoodsensitivity.KeyWords:Position,Measurement,PhotoelectricSensor,LightBeam.种传感器的测量精度高(可达微米级),测量一、引言范围大,且有较高的响应速度。但其价格较一在轧钢、造纸、纺织、印染及印刷等工业般传感器要高得多,当被测对象无自发光时,生产中,常常需要对带材的边界或中心位置也需附加较高质量的光源。进行连续检测与控制,以保证卷带、裁边以及为适应高速运动带材边界或中心位置的套印等工序的顺利进行。连续检测,降低设备成本,我们研制了一种宽实现上述检测的方法很多,如各种机械光束光电传感器。式触点开关、光电开关、位移传感器以及电荷二、传感器的工作原理耦合器件(CCD)等。从使用情况看,机械式触点开关和大多数位移传感器均属接触式测宽光束光电传感器的工作原理如图1所量。当被测对象高速运动时,其响应速度慢,示。由普通日光灯光源1发出的光线,一部分易损伤被测件。目前已商品化的各种光电开通过物镜2聚集在光电池3上,形成光电流关虽然能实现非接触测量但其测量范围小,,i1,以此作为参考信号。另一部分光线2经柱对光源的质量要求高,给现场的使用和维护面镜11,聚集在光电池10上,形成光电流i2,带来了诸多不便。因此,目前国内外对带材边以此作为测量信号。将带材12的边界置于测界位置的检测大多采用CCD图象传感器。这量光路中,当其位置沿箭头所示方向偏移时,10仪表技术与传感器1998年必将引起i2大小的变化。由此即可获得反映管老化以及环境污染等,均会使光源的亮度带材边界位置的测量信号。发生变化。因此,将V1和V2同时送入除法器作比值运算,以保证U=kV2/V1基本不变,从而获得仅反映带材边界位置的有用信号。当然,光源亮度不允许无限减小,当其减至一定程度时,V1经污染报警电路发出报警信号,要求进行污染清除或更换灯管。图1传感器的工作原理三、传感器的电路设计1.日光灯管2.物镜3、10.光电池4.参考信号变换电路5.污染报警电路6.反相器7.加法器8.除法器传感器的电路如图2所示。由于测量信号9.测量信号变换电路11.柱面镜12.带材与参考信号两变换电路基本相同,故省略了i1与i2经过各自的信号变换电路,可将测量信号的变换电路。图中所有运算放大器光电流变换并放大成电压信号V1、V2。在使均由±15V电源供电。A4为除法器用过程中,由于光源供电电压的变化、灯(AD533),省略了其外接电路。图2传感器电路图利用光电池S1的短路电流i1与光照近将V1与测量信号处理电路输出的V2似成正比的关系,将其接入放大器A1的两输同时送入除法器A4作除法运算,可使光源供入端。根据两端电位差接近于零的特点,可得电电压变化、灯管老化以及环境污染等对输放大器的输出电压为V1=i1(R1+R2)。调节出电压U的影响减至最小。除法器的输出UR2可改变V1的大小。通过电容C1,V1中的直与某一定值负电压U′通过加法器A5求和,流分量被隔离,仅有随灯管亮度变化的交流即可输出0～-10V的检测信号。通过反相器分量V1′被送后级电路处理。A6,也可输出0～10V的检测信号。调整U′的放大器A2与二极管D1、D2以及电阻R3、大小,可改变测量光为全暗时的输出