西安电子科技大学：《光电探测技术与系统》课程电子教案（PPT课件讲稿）光电耦合器

S4-6、光电耦合器件 光电耦合器件是由发光元件（如发光三极管）和光电接收元件 合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。根据其结构 和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用 于检测有无物体的光电开关。 2022/10/7 1

2022/10/7 1 S4-6、光电耦合器件 光电耦合器件是由发光元件(如发光二极管)和光电接收元件 合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。根据其结构 和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用 于检测有无物体的光电开关

1.光电耦合器 1.光电耦合器的结构 绝缘玻璃 发光三极管 发光二极管 塑料 光敏三极管 透明绝缘体 透明树脂光敏三极管 (a金属密封型 (b)塑料密封型 采用金属外壳和玻璃绝缘的结 采用双列直插式用塑料封装的结 构，在其中部对接，采用环焊 构。管心先装于管脚上，中间再 以保证发光二极管和光敏二极 用透明树脂固定，具有集光作用 管对准，以此来提高灵敏度。 ,故此种结构灵敏度较高。 2022/10/7 2

2022/10/7 2 绝缘玻璃 发光二极管 光敏三极管 透明绝缘体 发光二极管 塑料 透明树脂 光敏三极管 1. 光电耦合器的结构 采用金属外壳和玻璃绝缘的结 构，在其中部对接，采用环焊 以保证发光二极管和光敏二极 管对准，以此来提高灵敏度。 (a)金属密封型 (b)塑料密封型 采用双列直插式用塑料封装的结 构。管心先装于管脚上，中间再 用透明树脂固定，具有集光作用 ，故此种结构灵敏度较高。 1. 光电耦合器

2.光电耦合器的组合形式 光电耦合器的组合形式有多种，如下图所示。 该形式结构简单、成本低，通常用 于50Hz以下工作频率的装置内。 该形式采用高速开关管构成的高速光 电耦合器，适用于较高频率的装置中。 该组合形式采用了放大三极管构成的 高传输效率的光电耦合器，适用于直 (c) 接驱动和较低频率的装置中。 二 该形式采用功能器件构成的高速、高 传输效率的光电耦合器。 (d0 光电耦合器的组合形式 2022/10/7 3

2022/10/7 3 2. 光电耦合器的组合形式 光电耦合器的组合形式有多种，如下图所示。 (a) (b) (c) (d) 光电耦合器的组合形式 该形式结构简单、成本低，通常用 于50kHz以下工作频率的装置内。 该形式采用高速开关管构成的高速光 电耦合器,适用于较高频率的装置中。 该组合形式采用了放大三极管构成的 高传输效率的光电耦合器，适用于直 接驱动和较低频率的装置中。 该形式采用功能器件构成的高速、高 传输效率的光电耦合器

2.光电开关 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加 以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的 放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”、 “关”信号的器件。 2022/10/7 4

2022/10/7 4 2. 光电开关 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加 以接收， 并进行光电转换，同时加以某种形式的 放大和控制，从而获得最终的控制输出“开” 、 “关”信号的器件

图1为典型的光电开关结构图。图(a)是一种透射式的光电 开关，它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透 明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元 件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。 图(b)是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件 的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测 物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表 面反射的光，没有物体时则接收不到。光电开关的特点是 小型、高速、非接触，而且与TTL、MOS等电路容易结合。 2022/10/7 5

2022/10/7 5 图1为典型的光电开关结构图。图(a)是一种透射式的光电 开关，它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透 明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元 件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。 图(b)是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件 的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测 物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表 面反射的光，没有物体时则接收不到。光电开关的特点是 小型、高速、非接触，而且与TTL、 MOS等电路容易结合

反射物 发光元件窗善 接收元件 接收元件 壳体 发光元件 壳体 导线 导线 (a 图1光电开关的结构 (a)透射式：(b)反射式 2022/10/7 6

2022/10/7 6 图1 (a) 透射式； (b) 反射式 发光元件 窗 接收元件 壳 体 导 线 接收元件 发光元件 壳 体 导 线 (a) (b) 反射物

用光电开关检测物体时，大部分只要求其输出信号有“高- 低”0)之分即可 图2是光电开关的基本电路示例。图 (a)、(b)表示负载为CMOS比较器等高输入阻抗电路时的 情况，图（℃）表示用晶体管放大光电流的情况。 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置 中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检 测，产品计数，料位检测，尺寸控制， 安全报警及计算机输 入接口等。 2022/10/7

2022/10/7 7 用光电开关检测物体时，大部分只要求其输出信号有“高- 低” (1-0) 之分即可。 图2 是光电开关的基本电路示例。图 （a）、（b）表示负载为CMOS比较器等高输入阻抗电路时的 情况，图（c）表示用晶体管放大光电流的情况。 光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置 中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检 测， 产品计数， 料位检测，尺寸控制， 安全报警及计算机输 入接口等

cc ce cc R R R CD4584 SN7414 71. o (a (b) (c) 图2光电开关的基本电路 2022/10/7 8

2022/10/7 8 图2 光电开关的基本电路 R ＋Vcc CD4584 (a) R ＋Vcc (b) R ＋Vcc (c) SN7414