微型光电传感器基础知识：使用注意事项
以下将就实际使用微型光电传感器时所需注意事项进行说明。
透过型(光遮断器)
光电晶体管输出型
透过型微型光电传感器上尤其需要注意的是执行以下检测时。
- 透光率较高的物体(例：纸张、胶片、塑料等)
- 比传感器发光，受光面的形状和尺寸还小的物体时
无论上述何种情况，虽然物体会遮挡LED光，但仍会有少量光线照射到受光元件上，结果将导致受光元件的输出中产生微量电流。因此，在检测该类物体时，必须先测定有物体和无物体时受光元件的光电流 IL变化量，并计算其比例，然后决定是否可以使用微型光电传感器。
如果将有物体是的光电流视为 IL(N)、将无物体时的光电流视为 IL(S)，S/N比(信号/干扰)之比按以下所示求得。
S/N＝ IL(S)/IL(N)
图23. 灵敏度调整范例
微型光电传感器的光电流 IL会随温度和时间的变化而变化，因此，S/N 比 < ～ 4 时，千万要注意使用回路。
此外，微型光电传感器的光电流 IL可能不稳定。例如，EE-SX1081型时的光电流 IL规定为0.5mA-14mA (IF＝20mA)。若其不稳定范围超出S/N比，则固定电阻已经不能使用。此时，请如图23所示，用可变电阻逐台调节。或者，还可启用根据个体光电流值 IL自动设定阈值的电路。
图24. 狭片(例)
检测物体较小时，可采取相同处理方式，但实际操作时需根据发光，受光面的大小决定，请尽量使用发光，受光面尺寸较小的传感器。
具体操作时，将在发光，受光面上安装狭片。如图24所示，在发光，受光面上安装狭片后，光电流 IL将降低。
最好在发光面和受光面同时安装狭片，若只在发光面安装，当检测物体通过发光面一侧时，可能引起故障，请注意。
图25. 输出波形的震颤现象
此外，除了上述特殊物体(检测)以外，在回路处理时也需注意。
这是在检测物体的移动中产生晃动、移动速度非常慢时、物体边缘(端)面上的反射率较高时等经常发生的现象，在这种情况下，微型光电传感器的输出波形中会生成如图25所示的震颤(已发生)波形。
将这种类似的波形导入计数器等后会导致计数错误、或无法获取系统性逻辑等问题，
故请如图26所示装入电容器C(0.01～0.02μF左右) 、或如图27所示设置施密特式触发回路。
图26. 防止震颤的方法(1)
图27. 防止震颤的方法(2)
反射型(光电反射器)
光电晶体管输出型
反射型微型光电传感器上的注意事项共3项，如下所示。
- 干扰光
- 背景状态
- 输出水平的把握
首先，如图28所示，在结构上，反射型微型光电传感器的受光元件是面向外界安装的，非常容易受到干扰光的影响。
欧姆龙反射型微型光电传感器设计有滤波器，可遮挡小于一定波长的光，以尽量减少干扰光的影响，但是并不能完全遮挡(图29为滤光器的遮光特性范例)。
所以，请设置遮光措施，尽量减少干扰光的进入。
图29. 滤光器的遮光特性范例(代表范例)
图28. 反射型微型光电传感器的结构
图30. 背景物体所致影响
下面就背景状态进行说明。
这里将黑暗环境状态作为理想条件之一。
图30是表示检测物体有、无时的检测状态图。从此图中可以看出，即使没有物体，也会因背景物体的影响而使微型光电传感器的LED光反射于受光元件。因此，这种情况下也基于先前所述的S/N比的思路，S/N比即会降低。
例如，当纸张通过不锈钢及镀锌框架，检测该纸张时，可能出现没有纸张时的光电流 IL(N)比检测纸张时的光电流 IL(S)大的情况。
图31. 対策例
这种构造上无论如何都需要设置背景物体的时候，需要如图31所示，打穿背景物体的一部分(此时，打孔尺寸需大于传感器表面的安装尺寸)。
此外，还可采用黑色消光涂层加工、使表面变粗糙等对策。
背景物体的影响多会导致错误动作，故请务必进行确认。
接下来就输出等级进行说明。
与透过型微型光电传感器输出(光电流)的最大差异是，光电流 IL会因检测物体的种类或距离、大小而发生大幅度变化。
透过型微型光电传感器是将槽中无物体状态下的输出作为光电流，所以简单明了，而反射型微型光电传感器则是将本公司标准物体、距离时的输出作为光电流，所以当物体、距离与本公司标准不同时，此光电流 IL的值也会产生很大差异。
图24表示改变EE-SF5(-B)型的检测物体和检测距离时的输出变化状况。
电气及光学特性(Ta＝25°C) EE-SF5(-B)型
| 项目 | 记号 | 特性值 | 单位 | 条件 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MIN. | TYP. | MAX. | |||||
| 发光侧 | 正向电压 | VF | - | 1.2 | 1.5 | V | IF＝30 mA |
| 反向电流 | VR | - | 0.01 | 10 | μA | VR＝4 V | |
| 最大 发光波长 |
λP | - | 940 | - | nm | IF＝20 mA | |
| 受光侧 | 光电流 | IL | 200 | - | 2000 | μA | IF＝20 mA, VCE＝10 V 反射率90% 白纸 d＝5 mm* |
| 暗电流 | ID | - | 2 | 200 | nA | VCE＝10 V, 0 ℓx |
|
| 泄漏电流 | ILEAK | - | - | 2 | μA | F＝20 mA, VCE＝10 V 无反射状态 |
|
| 集电极发射 极之间的 饱和电压 |
VCE (sat) |
- | - | - | V | - | |
| 最大光谱灵 敏度波长 |
λP | - | 850 | - | nm | VCE＝10 V | |
| 上升时间 | tr | - | 30 | - | μs | VCC＝5 V, RL＝1 kΩ IL＝1 mA |
|
| 下降时间 | tf | - | 30 | - | μs | VCC＝5 V, RL＝1 kΩ IL＝1 mA |
|
*d 表示传感器上面至反射物的距离
图32. 检测特性范例( EE-SF5型)
若实际的检测物体在图中介绍范围内，便可把握与本公司标准物体∗1的比例，但若为该图以外的物体，只能对光电流的值进行实际测量。
测定时，将微型光电传感器设定为与实际使用时相同的状态，如图33所示，分别测定有物体和无物体时的电流。
图33. 灵敏度调整范例
- 准备适量的微型光电传感器样品。
- 根据数据表上记载的规定条件测定各样品的光电流 IL。
- 在实体机上通过实际检测物体、检测距离测定光电流 IL。
- 将实体机上测得的 IL与规定测定条件下的 IL进行对比，确认其关联性(比率)。
- 预测实体机上的光电流 IL偏差范围。
- 测定无检测物体状态下的 IL。
- 计算实体机上的S/N比。
当然，可用如图31所示的方法测得电流，进而求得 S/N比，并验证是否可以使用。此外，还有1点需要注意。即使在检测物体的时候，反射型微型光电传感器的光电流电流水平也只有数十μA～数百μA左 右，因此，需认识到 S/N 比中S(信号)的绝对值水平本身就非常低。
所以，即便在黑暗环境中，也会有暗电流 ID及泄漏电流 ILEAK通过，由于温度的上升，电流值还会达到数μA～10数μA(3)，相对于前面的 S水平，其绝对值水平(N：噪音水平)已经无法忽视。由于上述原因，反射率较低的物体其S/N 比会非常小，需注意。
另外，使用反射型微型光电传感器检测时需注意的范例如下所示。
此时也只能进行与上面相同的研究。
- 标志检测(例如：检测白底上的黑色标志)
- 检测小件物体
综上所述，反射型微型光电传感器的使用方法相当复杂，故请在使用时多加注意。
∗1：EE-SF5(-B)型时反射率90%的白纸
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