余晨陽(yáng) 吳偉漢 胡欣軼 張民君 邵帥

摘要：本文主要針對(duì)光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了深入的探討以及詳細(xì)的研究。同時(shí)，針對(duì)變電站輔助開(kāi)關(guān)運(yùn)行與維護(hù)中所存在的不足之處指出了具有建設(shè)性的意見(jiàn)和建議。并且在結(jié)合筆者自身實(shí)踐多年工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上提出一種采用光電傳感器檢測(cè)光電場(chǎng)的方式從而實(shí)現(xiàn)輸入開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)的作用。希望能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供有效的參考，從而進(jìn)一步地促進(jìn)光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)應(yīng)用的不斷提升。

關(guān)鍵詞：傳感器;光電開(kāi)關(guān);原理;光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)

引言：

光電開(kāi)關(guān)也被稱之為光電傳感器，是傳感器家族中的一個(gè)重要成員。光電開(kāi)關(guān)將發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化使其轉(zhuǎn)化為電流的變化，從而達(dá)到探測(cè)的目的。因?yàn)楣怆婇_(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離，因此開(kāi)關(guān)能夠在許多的場(chǎng)合中得到有效的應(yīng)用。

1、光電開(kāi)關(guān)工作原理

光電開(kāi)關(guān)被人們稱作為是光電接近開(kāi)關(guān)。光電開(kāi)關(guān)通過(guò)借助被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射從而通過(guò)同步回路和選通電路檢測(cè)相關(guān)物體是否存在。通常情況下，被檢測(cè)物不僅簡(jiǎn)單方面的局限在金屬范疇內(nèi)，在所有可以反射光線的物質(zhì)中都能夠得到有效的應(yīng)用。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并且發(fā)射出去，借助接收器將接收到的光線進(jìn)行強(qiáng)弱分析，從而探測(cè)物體的有無(wú)。絕大多數(shù)情況下，在光電開(kāi)關(guān)選用方面多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波型。

2、光電開(kāi)關(guān)的分類以及其術(shù)語(yǔ)解釋

2.1光電開(kāi)關(guān)的分類

按照光電開(kāi)關(guān)的種類進(jìn)行劃分，光電開(kāi)關(guān)可以分為5大主要類型：

第1類，漫反射式光電開(kāi)關(guān)。

漫反射式光電開(kāi)關(guān)從本質(zhì)上而言是一個(gè)傳感器。該傳感器集發(fā)射器和接收器于一身。在該傳感器周圍如果出現(xiàn)被檢測(cè)物，物體就會(huì)把光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線直接地反射到所對(duì)應(yīng)的接收器中。在這種情況之下，由于漫反射式光電開(kāi)關(guān)自身的性能的影響，光電開(kāi)關(guān)就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。如果在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中被檢測(cè)物表面光亮并且具有較高的反光率，在此種檢測(cè)條件之下漫反射式光電開(kāi)關(guān)可以作為一種首選的檢測(cè)模式。

第2類，鏡反射式光電開(kāi)關(guān)。

與漫反射式光電開(kāi)關(guān)相同鏡，反射式光電開(kāi)關(guān)，同樣也即發(fā)射器和接收器于一體。通過(guò)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡進(jìn)行。反射將其接收到接收器中能夠讓光電開(kāi)關(guān)接收到所產(chǎn)生的檢測(cè)。開(kāi)關(guān)信號(hào)。不是。

第3類，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。

對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)涵蓋了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器。如果被檢測(cè)物不透明，在這種條件之下采用對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是一種最為保險(xiǎn)的檢測(cè)方式。

第4類，槽式光電開(kāi)關(guān)

通常情況下，槽式光電開(kāi)關(guān)采用的是標(biāo)準(zhǔn)的U字形結(jié)構(gòu)。槽式光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器和接收器分別在U型槽的左右兩邊，組成一光軸。在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，如果被檢測(cè)物經(jīng)過(guò)U型槽，并且阻斷光軸，在這一條件之下光電開(kāi)關(guān)就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)量信號(hào)。絕大多數(shù)情況下槽式光電開(kāi)關(guān)在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中較為適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)條件下的物體，這種檢測(cè)方式能夠有效地分辨出透明和半透明物體。檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中這種方式安全可靠，且檢測(cè)效率精準(zhǔn)性較高。

第5類，光纖式光電開(kāi)關(guān)

光纖式光電開(kāi)關(guān)所用到的塑料或玻璃光纖傳感器作為引導(dǎo)光線的主要材質(zhì)。光纖式光電開(kāi)關(guān)在其實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中對(duì)于距離相對(duì)較遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體具有較高的檢測(cè)效果。

2.2術(shù)語(yǔ)解釋

在光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員會(huì)采用一些專業(yè)化的術(shù)語(yǔ)。其主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

第一，檢測(cè)距離。檢測(cè)距離主要是指檢測(cè)體找一個(gè)固定的方向進(jìn)行移動(dòng)。開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。其中，額定動(dòng)作距離主要是指靜開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。第二，回差距離。回差距離主要指的是動(dòng)作距離和復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。第三，響應(yīng)頻率。響應(yīng)頻率是作業(yè)過(guò)程當(dāng)中工作人員常要用到的一項(xiàng)專業(yè)術(shù)語(yǔ)。其主要是指一秒的時(shí)間間隔內(nèi)允許光電開(kāi)關(guān)發(fā)生動(dòng)作的循環(huán)次數(shù)。第四，輸出狀態(tài)。輸出狀態(tài)可以分為常開(kāi)和常閉兩種狀態(tài)。如果在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中不存在檢測(cè)物體，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接通的負(fù)載會(huì)由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管所產(chǎn)生的阻斷效果不工作，如果在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中檢測(cè)到被檢物體，并且晶體管導(dǎo)通，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)載得電工作。第四，表面反射率。通常情況下，漫反射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的光線必須要經(jīng)過(guò)檢測(cè)物體表面才能夠反射到接收器中。檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率在一定程度上直接地決定著接收器所接受到光的強(qiáng)度，粗糙地表面反射回的光線強(qiáng)度定然會(huì)不超過(guò)光滑面反射回的強(qiáng)度。除此之外，在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員必須要確保被檢測(cè)物體的表面垂直于光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射光線。只有在此種條件之下所檢測(cè)到的表面反射率才能更加精準(zhǔn)，具有較高的代表性。

3、變電站輔助開(kāi)關(guān)運(yùn)行與維護(hù)中存在的問(wèn)題

通常情況下，變電站輔助開(kāi)關(guān)運(yùn)行維護(hù)中存在的不足之處包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：一般情況下會(huì)出現(xiàn)輔助開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨損和變形等問(wèn)題。同時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)由于潮濕和氧化以及拉弧燒灼等因素的影響使得其不能夠正確的顯示開(kāi)關(guān)閘當(dāng)前的開(kāi)合狀態(tài)。在這種情況之下會(huì)使得相關(guān)操作人員因此而產(chǎn)生錯(cuò)判、誤判等問(wèn)題。易引發(fā)帶地刀合閘、帶負(fù)荷拉刀閘等安全事故。除此之外，性能劣化后的輔助開(kāi)關(guān)接觸不良會(huì)使得開(kāi)關(guān)刀閘量信號(hào)抖動(dòng)。情況嚴(yán)重的話在一個(gè)月之內(nèi)會(huì)產(chǎn)生上萬(wàn)次的開(kāi)關(guān)刀閘假動(dòng)作信號(hào)，導(dǎo)致通道阻塞影響變電站遙測(cè)、遙控系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。筆者所提出的裝置采用光電傳感器檢測(cè)光電場(chǎng)的方式實(shí)現(xiàn)輔助開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中不需要接觸，徹底地杜絕了傳動(dòng)的磨損以及變形等問(wèn)題。開(kāi)關(guān)或刀閘動(dòng)作時(shí)，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)到光電變化（遮光板固定在連桿機(jī)構(gòu)上），輸出信號(hào)給電壓比較器之后驅(qū)動(dòng)直流繼電器動(dòng)作，顯示正確的開(kāi)關(guān)刀閘信號(hào)量。該裝置在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中采用到的是全封閉的封裝形式，因此在安裝過(guò)程中較為簡(jiǎn)便。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文詳細(xì)地介紹了光電開(kāi)關(guān)的原理、術(shù)語(yǔ)以及其種類。并且分析了常規(guī)情況下變電站輔助開(kāi)關(guān)運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中所存在的一些不足之處。并且筆者也提出了采用光電傳感器檢測(cè)光電場(chǎng)的方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)的裝置，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供有效的參考。

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