光電感測器的種類與選型｜對射型、回歸反射型與擴散反射型的差異

光電感測器看的是「受光量的變化」

光電感測器是利用光來判別工件有無的感測器。玻璃、樹脂、木材、液體等，幾乎所有物體都能檢測。

內部大致可分為3個部分。

• 投光部：主要以LED發出光線。
• 受光部：將接收到的光轉換成電訊號。
• 放大器：將接收到的光量（受光量）與閾值比較，把輸出切換為ON或OFF。閾值是區分ON與OFF的分界值。

重要的是，感測器看的並不是工件本身，而是工件所造成的受光量變化。有些方式在工件到來時受光量會「減少」，有些則會「增加」，這個差異決定了各方式擅長與不擅長的對象。

對射型、回歸反射型與擴散反射型的差異

3種方式的差異，在於投光部與受光部安裝在哪裡，以及接收的是哪一道光。

• 對射型：將投光器與受光器面對面安裝。工件遮住光時，受光量會減少。
• 回歸反射型：投光部與受光部整合在1個感測器中，在對面安裝反射板。工件遮住被反射板折返的光時，受光量會減少。
• 擴散反射型：只安裝1個感測器。工件表面散射的光返回時，受光量會增加。

對射型是從正面直接接收光，所以能得到較大的受光量。檢測距離從數cm到數十m，是3種方式中最長的。

依工件選型：透明、黑色、像鏡子一樣的工件

各方式不擅長的對象，源自檢測的原理。只靠設定或安裝上的巧思很難改善，所以要先確認工件的性質。另外，「不擅長」並不是「不能用」的意思，而是指有工件與沒有工件時的差異容易變小，需要加以確認。

• 透明工件（玻璃瓶、透明容器等）：使用對射型時，大部分的光會穿透過去，受光量只會稍微減少。如果是回歸反射型，穿透的光會被反射板折返，再一次通過工件。減少的幅度因此變大，比較容易檢測。
• 黑色工件：使用擴散反射型時，從黑色工件返回的光非常少。規格表上的檢測距離是以白紙量測的值，因此黑色工件只能在比這個距離近得多的位置才檢測得到。
• 像鏡子一樣的工件（罐子、電池等表面有光澤的物體）：回歸反射型在接收到從反射板返回的光時，判定為「沒有工件」；工件遮住光、受光量減少時，則判定為「有工件」。然而，遇到像鏡子一樣的工件時，在工件表面正反射的光，會像反射板的光一樣回到感測頭。由於受光量沒有減少，明明有工件，卻判定為沒有。選用具備偏光濾光片功能的回歸反射型，就能減少這類誤判。
• 小型工件：對射型只能遮住一部分的光。可以用狹縫把光束縮細，或考慮使用雷射感測器。

距離設定型、雷射感測器與光纖感測器的適用場合

基本的3種方式不適用時，也可以考慮以下方式。

• 距離設定型：不是以受光量的大小，而是以反射光照在受光元件的哪個位置來判定。不易受工件顏色的影響，對比設定距離更遠的背景也不容易產生反應。在白色牆面或發亮的金屬前也能使用。不過，它不擅長極黑的物體或像鏡子一樣的物體。
• 雷射感測器：光源不用LED，而是使用半導體雷射的光電感測器。光線能維持細窄的光束，傳到遠處。適合小型工件或位置的檢測，以及從機械的狹窄間隙瞄準深處的用法。使用時要確認對眼睛的危險性分級（雷射等級）。
• 光纖感測器：檢測的方式與光電感測器相同，也有對射型與反射型。適合狹窄的場所或小型工件。

選型的順序，與最後的確認方法

為了避免選錯，要事先決定確認的順序：依序為目的、工件的性質、距離與空間、環境、速度、輸出與配線。先以工件的性質縮小方式的範圍，再以其餘的條件決定機種與安裝方式。

縮小方式與機種的範圍後，最後要以實際的工件與實際的安裝狀態試檢測。要確認的，不只是輸出有沒有變為ON，還要看受光量是閾值的幾倍，也就是餘裕度。

餘裕度小的話，即使試檢測當天能正常動作，也會因透鏡髒汙或溫度變化而誤動作。如果工件有好幾種顏色，訣竅是用最黑的那一種等，判別條件最困難的工件來試。