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学习使用Arduino Uno和OpenPLC构建光电传感器系统


  来源: 电子产品世界 时间:2024-03-14 编辑:流川
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由于光电感测可以通过电气、机电和电子组件实现,所以学习使用ArduinoOpenPLC的现成组件来构建、测试和实施原型光电开关。


控制工业(当然还有其他工业)中使用的一个重要部件是电子传感器。电子传感器在制造中的重要性在于能够从各种基于机电一体化的自动化系统中获得性能数据。机电一体化是一个多学科的领域,它将机械系统和电气系统相结合,包括数字控制、电子传感器和控制软件。


管理机电一体化的典型方法是使用能够监测工业过程和控制机电致动器的基于计算机的控制器。PLC(可编程逻辑控制器)是能够执行这种工业相关任务的计算机化工业控制器。通过电子传感器,PLC可以监控各种制造过程,并有助于改善机电致动器的性能。


考虑到这些背景信息,本项目将探索创建一个特定的电子传感器,光电开关(也称为光电传感器),并将其与ArduinoOpenPLC平台一起使用。


设置场景:什么是光电晶体管?


光电晶体管是检测光并将光转换为电信号的半导体组件,并且被设计为响应光而不是输入电压。像典型的晶体管一样,光电晶体管由基极、集电极和发射极层组成。光敏层为基极-集电极结。当光入射到基极-集电极结上时,产生电子流,从而允许晶体管内的电流放大。光电晶体管封装为两个引线或螺纹引线组件,如图1所示。


光电晶体管封装


图1 光电晶体管封装


另外,光电晶体管的电子符号如图2所示。


图2 光电晶体管的电子符号


在基极-集电极结为敏感层的情况下,由集电极和发射极引线组成的两针组件是通过电子零件经销商销售的常见制造半导体零件。光电晶体管通常被配置为使用基极-集电极结作为内部感光元件的NPN器件。当存在光时,基极-集电极结允许基极-发射极结导通,从而将设备转变为光电开关。用于描述光的存在的另一个术语是光发射率,即当光电晶体管的基极集电体存在光时,并且电子的发射开启这个辐射固态组件。


像限位开关一样,光电晶体管的光电开关功能可以检测物体,而不需要物理接触。与限位开关不同,光电晶体管的光电开关没有运动部件。因此,光电晶体管具有比限位开关更长的开关操作寿命。总的来说,光电晶体管较长的工作寿命是基于没有典型限位开关那样的机械接触磨损。


图3展示了典型光电晶体管的内部结构。


图3


随着对光电晶体管的了解,我们将使用OpenPLC梯形图(LD)构建光电开关,以与我们概念性的Arduino PLC进行交互。


光电传感器基片——反射式、穿透式和回射式


光电开关(或传感器)是一种能够利用光检测物体是否存在的电子设备,并且使用光电二极管或光电晶体管等光电发射设备来检测光。光电开关具有多种光检测方法来检测光的不存在或存在,包括:


反射式


贯穿式横梁


反向反射的


反射法,如图4所示,使用一个外壳封装光发射器和光接收器。利用这种方法,光接收器具有光电二极管或光电晶体管以检测从激光器或LED(发光二极管)发射的光。LED或激光发出的光被物体(目标)反射,并被光电晶体管或光电二极管检测。


反射式模型


图4 反射式模型


通波束方法(图5)将发射器和接收器组件分开,在发射器和接收器之间放置目标会中断光。

关键词:电子 传感器 控制器 晶体管    浏览量:5189

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