接近开关与光电开关的识别与检测

一、接近开关

接近开关也叫接近传感器，它可以在不与目标物实际接触的情况下，检测到靠近传感器的目标物。接近开关主要应用在自动化控制系统中。常见接近开关的实物外形和控制示意图如下图所示。

1．接近开关的分类

根据操作原理，接近开关大致可以分为电磁式、磁力式和电容式 3 种。

2．接近开关的工作原理

（1）电磁式接近开关

电磁式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由 LC 高频振荡器和放大电路组成。LC 高频振荡器通过振荡产生振荡脉冲。当金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，它的内部产生涡流。这个涡流使接近开关内的振荡器振荡能力减弱，于是该开关判断出有金属物体接近，进而控制开关接通；反之，当金属物体离开后，该开关自动关断。

（2）电容式接近开关

电容式接近开关也属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身。这种接近开关不仅可以检测接近的金属物体，而且可以检测绝缘的液体或粉状物体。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，通过放大电路放大后，控制开关的接通；反之，物体离开后，该开关自动关断。在检测较低介电常数的物体时，可以顺时针调节位于开关后部的电位器来增大感应灵敏度。

二、光电开关

光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关主要应用在录像机、复印机、打印机等电子产品内。常见的光电开关实物外形如下图所示。

1．光电开关的构成

光电开关主要由光发射管（发送器）、光接收管（接收器）、发射窗、接收窗、外壳、引脚构成，如下图所示。

2．光电开关的分类和工作原理

光电开关主要分为槽型光电开关、对射分离式光电开关、反光板反射式光电开关和扩散反射型光电开关4种。

（1）槽型光电开关

槽型光电开关是把一个光发射管（发光二极管）和一个光接收管（光敏三极管）面对面地装在一个槽的两侧。光发射管能通过发射窗发出红外光或可见光，在无阻情况下，光接收管通过接收窗接收到光信号而导通。当有物体从槽中通过时，光发射管发出的光被遮挡，光接收管因无光照而截止，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制过程。

提示：因受整体结构的限制，槽型光电开关的发射窗口与接收窗口一般只有几十毫米到几厘米。

（2）对射分离式光电开关

对射分离式光电开关简称对射式光电开关，它是把光发射管和光接收管分开安装，使检测距离加大，能够达到几米甚至几十米。使用时把光发射管和光接收管分别安装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，光接收管就截止，输出一个开关控制信号，实现开关控制。

（3）反光板反射式光电开关

反光板反射式光电开关也叫反射镜反射式光电开关，它是把光发射管和光接收管装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的。正常情况下，反光板将光发射管发出的光反射给光接收管，使它导通。当有物体将光路挡住时，光接收管因收不到光信号而截止，输出一个开关控制信号。

（4）扩散反射型光电开关

扩散反射型光电开关的前方没有反光板，而在检测头里安装了一个光发射管和一个光接收管。正常情况下，光发射管发出的光线是不能被光接收管接收的，使光接收管截止。当检测物通过时挡住了光信号，并把部分光线反射给光接收管时，光接收管收到光信号后导通，输出一个开关信号。

3．光电开关的检测

（1）引脚和穿透电流的判别

用数字型万用表的二极管挡或指针型万用表的电阻挡测量，就可以判断出光电开关的引脚和穿透电流的大小，如下图所示。一般情况下，光发射管的正向导通压降为1.041 左右，如下图（a）所示；调换表笔后，测量光发射管的反向导通压降值，以及光接收管 C、E 极间的正、反向导通压降值时，屏幕都显示溢出值1，如图（b）所示。若光发射管的正向导通压降值大，说明它的导通性能下降；若光发射管的反向导通压降值小或光接收管的C、E 极间的导通压降值小，说明发光二极管或光敏三极管漏电。

（2）光电效应的检测

检测光电开关的光电效应时，需要采用两块指针型万用表或指针型万用表、数字型万用表各一块，测试方法如下图所示。将数字万用表置于二极管挡，表笔接在光接收管的C、E 极上，再将指针万用表置于“R×1”挡，黑表笔接光发射管的正极、红表笔接光发射管的负极，为光发射管（发光二极管）提供导通电流，使其发光，致使光接收管因受光照而导通，此时显示屏显示的导通压降值为0.146V，表笔不动，将指针万用表置于“R×10”挡后，显示屏显示的导通压降值增大为1.298V。这说明在增大指针万用表的挡位，使流过光发射管的电流减小后，光接收管的导通程度减小，被测试的光电开关的光电效应正常。值得一提的是，测试过程中，若将不透光的物体放在光电开关的槽中间，光接收管的阻值会变为无穷大，说明光接收管在无光照时能截止。

提示：在使用万用表的“R × 1”、“R × 10”挡为光发射管提供电流时，光发射管的导通程度与万用表内的电池容量成正比，也就是说若指针型万用表的电池容量下降，则会导致数字型万用表测量的数值增大。