余晨阳 吴伟汉 胡欣轶 张民君 邵帅

摘要：本文主要针对光电感应开关的优点进行了深入的探讨以及详细的研究。同时，针对变电站辅助开关运行与维护中所存在的不足之处指出了具有建设性的意见和建议。并且在结合笔者自身实践多年工作经验的基础之上提出一种采用光电传感器检测光电场的方式从而实现输入开关位置检测的作用。希望能够为同行业工作者提供有效的参考，从而进一步地促进光电感应开关应用的不断提升。

关键词：传感器;光电开关;原理;光电感应开关

引言：

光电开关也被称之为光电传感器，是传感器家族中的一个重要成员。光电开关将发射端和接收端之间光的强弱变化使其转化为电流的变化，从而达到探测的目的。因为光电开关输出回路和输入回路是电隔离，因此开关能够在许多的场合中得到有效的应用。

1、光电开关工作原理

光电开关被人们称作为是光电接近开关。光电开关通过借助被检测物对光束的遮挡或反射从而通过同步回路和选通电路检测相关物体是否存在。通常情况下，被检测物不仅简单方面的局限在金属范畴内，在所有可以反射光线的物质中都能够得到有效的应用。光电开关将输入电流在发射器上转换成光信号并且发射出去，借助接收器将接收到的光线进行强弱分析，从而探测物体的有无。绝大多数情况下，在光电开关选用方面多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。

2、光电开关的分类以及其术语解释

2.1光电开关的分类

按照光电开关的种类进行划分，光电开关可以分为5大主要类型：

第1类，漫反射式光电开关。

漫反射式光电开关从本质上而言是一个传感器。该传感器集发射器和接收器于一身。在该传感器周围如果出现被检测物，物体就会把光电开关发射器发射的足够量的光线直接地反射到所对应的接收器中。在这种情况之下，由于漫反射式光电开关自身的性能的影响，光电开关就会产生开关信号。如果在检测过程当中被检测物表面光亮并且具有较高的反光率，在此种检测条件之下漫反射式光电开关可以作为一种首选的检测模式。

第2类，镜反射式光电开关。

与漫反射式光电开关相同镜，反射式光电开关，同样也即发射器和接收器于一体。通过发射器发出的光线经过反射镜进行。反射将其接收到接收器中能够让光电开关接收到所产生的检测。开关信号。不是。

第3类，对射式光电开关。

对射式光电开关涵盖了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器。如果被检测物不透明，在这种条件之下采用对射式光电开关是一种最为保险的检测方式。

第4类，槽式光电开关

通常情况下，槽式光电开关采用的是标准的U字形结构。槽式光电开关发射器和接收器分别在U型槽的左右两边，组成一光轴。在检测过程当中，如果被检测物经过U型槽，并且阻断光轴，在这一条件之下光电开关就会产生开关量信号。绝大多数情况下槽式光电开关在其实际应用过程当中较为适合检测高速运动条件下的物体，这种检测方式能够有效地分辨出透明和半透明物体。检测过程当中这种方式安全可靠，且检测效率精准性较高。

第5类，光纤式光电开关

光纤式光电开关所用到的塑料或玻璃光纤传感器作为引导光线的主要材质。光纤式光电开关在其实际使用过程当中对于距离相对较远的被检测物体具有较高的检测效果。

2.2術语解释

在光电开关应用过程当中，相关工作人员会采用一些专业化的术语。其主要内容包括以下几点：

第一，检测距离。检测距离主要是指检测体找一个固定的方向进行移动。开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。其中，额定动作距离主要是指静开关动作距离的标称值。第二，回差距离。回差距离主要指的是动作距离和复位距离之间的绝对值。第三，响应频率。响应频率是作业过程当中工作人员常要用到的一项专业术语。其主要是指一秒的时间间隔内允许光电开关发生动作的循环次数。第四，输出状态。输出状态可以分为常开和常闭两种状态。如果在检测过程当中不存在检测物体，常开型的光电开关所接通的负载会由于光电开关内部的输出晶体管所产生的阻断效果不工作，如果在检测过程当中检测到被检物体，并且晶体管导通，就会产生负载得电工作。第四，表面反射率。通常情况下，漫反射式光电开关发出的光线必须要经过检测物体表面才能够反射到接收器中。检测距离和被检测物体的表面反射率在一定程度上直接地决定着接收器所接受到光的强度，粗糙地表面反射回的光线强度定然会不超过光滑面反射回的强度。除此之外，在检测过程当中，相关工作人员必须要确保被检测物体的表面垂直于光电开关的发射光线。只有在此种条件之下所检测到的表面反射率才能更加精准，具有较高的代表性。

3、变电站辅助开关运行与维护中存在的问题

通常情况下，变电站辅助开关运行维护中存在的不足之处包括以下几点内容：一般情况下会出现辅助开关的转动部件磨损和变形等问题。同时，触点会由于潮湿和氧化以及拉弧烧灼等因素的影响使得其不能够正确的显示开关闸当前的开合状态。在这种情况之下会使得相关操作人员因此而产生错判、误判等问题。易引发带地刀合闸、带负荷拉刀闸等安全事故。除此之外，性能劣化后的辅助开关接触不良会使得开关刀闸量信号抖动。情况严重的话在一个月之内会产生上万次的开关刀闸假动作信号，导致通道阻塞影响变电站遥测、遥控系统运行质量。笔者所提出的装置采用光电传感器检测光电场的方式实现辅助开关位置检测。在检测过程当中不需要接触，彻底地杜绝了传动的磨损以及变形等问题。开关或刀闸动作时，通过光电传感器检测到光电变化（遮光板固定在连杆机构上），输出信号给电压比较器之后驱动直流继电器动作，显示正确的开关刀闸信号量。该装置在设计的过程当中采用到的是全封闭的封装形式，因此在安装过程中较为简便。

4、结束语

综上所述，本文详细地介绍了光电开关的原理、术语以及其种类。并且分析了常规情况下变电站辅助开关运行维护过程中所存在的一些不足之处。并且笔者也提出了采用光电传感器检测光电场的方式实现开关状态检测的装置，希望能够为同行业工作者提供有效的参考。

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