前言

在現代工業自動化領域，感測器（Sensor）扮演著至
關重要的角色，它們是機器感知物理世界的「感官」。其中，光電開關（Photoelectric Sensor）因其非接觸式檢測、反應速度快、檢測距離遠和應用範圍廣泛等優勢，被譽為自動化系統的「視覺神經」。無論是在高速的包裝生產線、複雜的物流分揀系統，還是一般的工廠自動門，光電開關都是不可或缺的關鍵元件。本文將深入解析光電開關的基本原理、三大主要類型，並提供實用的選型指南，以協助工程師做出最優化的選擇。

一、光電開關的基本原理

光電開關是一種利用光電效應原理，將光訊號的變化轉換為電訊號輸出的感測器。其核心結構由兩個主要部分組成：
1.發射器（Emitter）： 通常是一個發光二極體（LED），用於發射光束（常見為紅外光、紅光或雷射光）。
2.接收器（Receiver）： 通常是一個光電晶體或光電二極體，用於接收光束並將其轉換為電訊號。
工作機制： 當發射器發出的光束被檢測物體遮擋或反射時，接收器接收到的光強度發生變化，這種變化被內部電路處理後，觸發開關訊號輸出，從而實現對物體有無、位置或狀態的檢測。

二、光電開關的三大主要類型

根據發射器和接收器的配置方式，光電開關主要分為以下三種基本類型，每種都有其獨特的優勢和適用場景：

1. 對射式（Through-Beam Type）

•原理： 發射器和接收器分開安裝，面對面放置。發射器持續向接收器發射光束，當檢測物體經過時，光束被完全遮擋，接收器輸出訊號。
•優勢：
•最長檢測距離： 可達數十米，適用於大型倉庫或長距離監測。
•高可靠性： 由於光束被完全遮擋，訊號變化最明顯，受環境干擾（如灰塵、水霧）影響最小。
•適用場景： 自動門、周界安全防護、大型物體計數、長距離輸送帶檢測。

2. 鏡面反射式（Retro-Reflective Type）

•原理： 發射器和接收器集成在同一外殼內，光束射向一個專用的反射板（Reflector），再反射回接收器。當檢測物體經過時，光束被遮擋，接收器輸出訊號。
•優勢：
•單側安裝： 只需要安裝感測器本體，無需佈線到對側，安裝方便。
•有效檢測透明或半透明物體： 部分高級鏡面反射式開關（如偏振光型）能有效區分檢測物體和反射板，適用於檢測透明薄膜或玻璃瓶。
•適用場景： 托盤檢測、透明瓶罐計數、包裝機上的薄膜定位。

3. 擴散反射式（Diffuse-Reflective Type）

•原理： 發射器和接收器集成在同一外殼內。發射器發出的光束直接射向檢測物體，並依賴物體表面將光線擴散反射回接收器。
•優勢：
•最簡單安裝： 無需反射板或對射元件，只需單一感測器即可工作。
•檢測距離可調： 通常設有靈敏度調整旋鈕，可根據物體顏色和距離進行調整。
•缺點：
•最短檢測距離： 檢測距離較短，且易受物體顏色、表面光潔度和環境光影響。
•適用場景： 短距離定位、零件有無檢測、小型物件計數。

三、光電開關選型指南與關鍵參數比較

選擇合適的光電開關，需要綜合考量應用環境、檢測物體特性和所需的性能指標。下表總結了三大類型的關鍵參數比較：

參數	對射式 (Through-Beam)	鏡面反射式 (Retro-Reflective)	擴散反射式 (Diffuse-Reflective)
檢測距離	最長（數十米）	中等（數米）	最短（數十公分至一米）
安裝複雜度	最高（需對準發射器與接收器）	中等（需安裝反射板）	最低（單一元件）
抗環境干擾	最佳	良好	較差
檢測物體	任何不透光物體	任何不透光物體（特殊型可檢測透明物）	依賴物體表面反射率
成本	較高（需兩元件）	中等	最低

關鍵考量：

1.檢測距離與精度： 距離遠選對射式；距離近且對顏色不敏感選擴散反射式。
2.物體特性： 檢測透明物體需選用偏振光鏡面反射式；檢測深色或吸光物體，需選用高功率或雷射光電開關。
3.輸出類型： 確保選擇的輸出類型（PNP 或 NPN）與您的 PLC 或控制系統的輸入類型相容。
4.響應速度： 對於高速生產線，需選擇具有毫秒級響應時間的高速光電開關。
5.環境防護： 潮濕或多塵環境需選擇高防護等級（如 IP67 或 IP69K）的產品。

四、應用案例：從物流到食品加工

光電開關的應用幾乎遍及所有自動化領域：
•物流與倉儲： 在輸送帶上檢測包裹有無、計數、定位，並確保包裹在分揀時不會堆積。
•包裝機械： 檢測包裝材料（如標籤、薄膜）的位置，控制切割和封口動作。
•汽車製造： 檢測零件是否到位、機械手臂的精確定位。
•食品飲料： 檢測瓶罐是否滿載、標籤是否貼正，由於是非接觸式，符合衛生要求。

結論

光電開關作為工業自動化中的「視覺神經」，其多樣化的類型和卓越的性能，使其能夠應對各種複雜的檢測任務。掌握對射式、鏡面反射式和擴散反射式這三大基本原理，並根據實際應用需求綜合考量檢測距離、物體特性和環境因素，是確保自動化系統高效、穩定運行的關鍵。對於自動控制材料供應商而言，提供全系列、高品質的光電開關產品，並提供專業的選型建議，將是贏得市場信賴的重要基。
有關於光電開關的詢價需求，歡迎加入政順電機官方LINE:@twn5746w詢價~