光电传感器在机械中的应用

　　光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、质量小、功耗低、便于集成等优点,因而被广泛应用于军事、检测与农业机械等多种领域中。

　　1 光电传感器

　　光电传感器一般由光源、光学通路、光电元件等 三个部分组成。其基本原理是以光电效应为基础,把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是 个光子的全部能量一次性地被 1个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。

　　通常把光电效应分为3类:

　　①在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电 效应;

　　②在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应; ③在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。

　　2 光电传感器在播种机械中的应用

　　播种是农业增收的第一环,播种机性能检验是为了达到高效、高质量的播种效果。快速、可靠、高自动化的播种装备检测系统是我国农业检测装备中急需解决的关键问题之一。目前,国内外的种子粒距检测均以光电传感器检测手段为主,属于间接测量,不能直接反映播种机运行情况及播种精度。李伟教授研制的“ 非接触式种子粒距测量系统”是集CCD计算机、光电、图像处理、机械、控制为一体的综合技术手段,具有检测准确、可靠,检测数据具有可溯源性。

　　史智兴等借鉴感光材料行业的感光测定方法,将标准光楔作为光电传感器抗尘性能的量化测量工具,把光学密度值作为光电传感器抗尘性能的量化指标。分析了直射光、漫射光的差异,设计了具体测量方案,提出了抗尘指数的概念。量化方案的提出填补了长期以来无法对光电传感器在田间尘土环境工作性能进行评价的空白。

　　杨景芝等在基于光电传感器的精密播种机排种监测报警系统中充分考虑到田间作业条件 ,开发了基于 的PIC16F873 8行精密播种机排种监测报警系统,当缺种、堵塞时产生声光报警,并且显示出故障及故障位置,从电路功能及软件上解决了报警逻辑、监测行设置等问题。设计了光电传感器在排种通路的安装结构以及整个系统的供电方案,田间使用结果表明,该装置能够适应田间工作环境,可取代农机手实现可靠监测报警。该设计监测传感器分别监测种子箱有无种子,排种管仅为种通过,开沟器是否堵塞。由于发光器件 LED的直径只有￠3～5mm,受光器件光敏二极管或光敏三极管受光面直径为￠5 mm或￠8mm等几种。用上述器件构成的光电传感器,发光面直径￠3～5mm, 受光面直径￠3～8mm,而播种机排种管的直径通常为￠25～30mm,大豆、玉米等种子的直径基本在￠10 mm以下,高粱、小麦种子则更小。因此,对于排种器和开沟器的检测,如果只简单地安装一支发光器件LED 和光电传感器,其检测范围无法覆盖整个排种管的截面,明显存在检测不到的 “盲区”。排种管、开沟器的光电传感器结构见图 。

　　3 光电传感器在喷雾机械中的应用

　　随着工业化技术水平的全面提高,在大型喷雾设备上,采用液压机构控制喷杆的工作姿态、平衡与稳定,采用电子技术对作业速度、作业面积、喷雾压力、喷雾量等进行监测和自动调整,改善了机手的劳动条件,提高了作业效率和准确性。王庆中等在“光电传感器在水库测量中的应用研究”中指出,红外光电传感器具有灵敏度高、体积小、环境适应能力强等优点,适合在特殊环境中应用。根据光电传感器原理和泥沙颗可有效探测水库浑水层深度和厚度。

　　4 光电传感器在移栽机械中的应用

　　在日本,广泛采用软的乙烯盆800～1000棵,但连续工作会使人疲劳,很难长久保持高效率。现在研制出来的移栽机器人有 2条传送带,一条用于传送插盘,另一条用于传送盆状容器。其他的主要部件是插入式拔苗器,杯状容器传送带,漏插分选器和插入式栽培器。在开发该系统时,采用光电传感器、发射机和接收机。当杯中的植物从发射器与接收器之间经过时,如果光线被茎或叶子挡住,就可以断定真实的苗在杯中。传感器可以上下调整以改变拒绝低于标准的劣苗的阀门,通过杯传送带的转动将劣苗抛在废料箱中。由于他能在不停止运动的情况 下进行探测,所以这是最为简单、快速和经济的方法。