槽型光电开关：原理、核心特性与典型应用

更新时间：2025-12-14

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槽型光电开关：原理、核心特性与典型应用

槽型光电开关（又称 U 型光电传感器）是一种对射式光电传感器的紧凑集成形式，通过将发射器与接收器面对面封装在 U 型槽的两侧，利用遮光 / 透光信号实现目标检测。其结构紧凑、抗干扰性强、响应速度快，广泛应用于工业自动化、电子设备、医疗仪器等领域，尤其适合高精度定位、计数、限位等场景。

一、核心工作原理

槽型光电开关的本质是 “光耦合中断 / 导通检测”，核心由发射器（发光元件）、接收器（感光元件）、信号处理电路三部分组成，工作流程如下：

1. 结构组成

发射器：通常采用红外发光二极管（IR LED），发射波长 850nm/940nm 的红外光（不可见光，抗环境光干扰能力更强），光线沿 U 型槽轴线直射接收器。
接收器：常用光电三极管、光电二极管或光电集成电路（IC），负责将接收到的光信号转换为电信号（电流 / 电压变化）。
U 型槽结构：槽宽（检测间隙）通常为 1mm~50mm，槽深决定检测距离，外壳多为塑料或金属材质，起到遮光、防尘、保护内部元件的作用。
信号处理电路：集成放大、滤波、比较器模块，将接收器的微弱电信号转换为标准数字信号（高 / 低电平），输出 NPN/PNP、NO（常开）/NC（常闭）信号，适配控制器（PLC、MCU）。

2. 关键原理细节

抗干扰设计：红外光波长避开可见光范围，且发射器采用调制光（高频脉冲信号），接收器仅响应特定频率的光信号，可有效抵御阳光、灯光等环境光干扰。
检测距离：槽型的 “检测距离” 即 U 型槽的槽宽，属于 “定距检测”，无需调整发射 / 接收角度，安装后稳定性高（区别于漫反射式光电开关的可变检测距离）。
响应时间：通常为 μs 级（如 10μs~100μs），适合高速运动物体的检测（如流水线工件、电机转速检测）。

二、核心技术参数（选型关键）

槽宽：最核心参数，需匹配被检测物体的厚度（如检测细轴选 2mm 槽宽，检测卡片选 10mm 槽宽），常见规格：1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm。
输出类型：
- 晶体管输出：NPN（拉低输出）/PNP（拉高输出），适合连接 PLC、单片机，带载能力弱（最大电流 100mA~500mA）；
- 继电器输出：无源触点，适合连接大功率设备（如电机、电磁阀），带载能力强（最大电流 2A~5A），无极性限制。
电源电压：
- 直流（DC）型：12V~24V（工业常用）、5V（电子设备常用）；
- 交流（AC）型：110V~220V（直接接入市电，无需电源适配器）。
检测物体：需满足 “不透明”（如金属、塑料、纸张），透明物体（玻璃、亚克力）需选择 “偏振光型槽型开关”（通过偏振片过滤反射光，仅检测遮光物体）。
防护等级：工业场景常用 IP65（防尘、防喷水），恶劣环境（如油污、粉尘）选 IP67。
工作温度：常规 - 20℃~60℃，高温场景（如烤箱附近）需选高温型（-40℃~100℃）。
重复性精度：多次检测同一物体的位置偏差，通常≤0.01mm~0.1mm，决定定位精度（如精密机械限位需高精度型号）。

三、典型应用场景

槽型光电开关因 “结构紧凑、安装方便、抗干扰强、定位精准” 的特点，覆盖多个行业，以下是高频应用场景：

1. 工业自动化（最核心领域）

计数：流水线工件计数（如瓶盖、电池、芯片）、印刷品张数计数（如纸张、标签），物体通过槽型槽口时遮挡光路，输出一个脉冲信号，控制器累计计数。
定位与限位：
- 机械臂行程限位（机械臂移动到指定位置时，挡片进入槽型，触发停止信号）；
- 传送带定位（工件到达指定工位时，槽型检测到挡块，控制传送带暂停）；
- 电梯门限位（电梯门关闭到指定位置，槽型检测到门挡，停止关门动作）。
转速检测：电机轴上安装齿轮或挡片，挡片随电机旋转周期性遮挡槽型光路，通过输出脉冲频率计算转速（转速 = 脉冲频率 / 挡片数量）。
产品分拣：检测工件是否合格（如检测是否缺料、缺件），不合格产品通过气缸剔除（如检测到空包装盒，触发剔除信号）。

2. 电子设备与消费电子

打印机 / 复印机：纸张检测（纸张通过槽型槽口，控制进纸速度、防止卡纸）、墨盒定位。
自动售货机：硬币 / 纸币检测（硬币通过槽型，识别是否有物体投入，配合其他传感器识别面额）。
智能家居：窗帘电机限位（窗帘全开 / 全关时，挡片进入槽型，电机停止）、自动门感应（检测门体移动位置）。

3. 医疗仪器（高精度、高稳定性需求）

输液泵 / 注射泵：检测输液管内的液体是否连续（如出现气泡，气泡为透明，不遮挡光路，输出报警信号）；
医疗分拣设备：检测试管、试剂卡的位置（如试管到达采样工位，槽型触发采样动作）；
康复设备：轮椅、康复机器人的行程限位（防止设备移动超出安全范围）。

4. 其他场景

安防设备：门禁系统中检测门是否关闭（门关闭时挡片遮挡槽型，输出闭合信号）；
汽车制造：检测汽车零部件的安装位置（如螺栓是否拧紧、卡扣是否安装到位）；
纺织机械：纱线断裂检测（纱线正常运行时遮挡光路，断裂后光路导通，输出报警信号）。

四、选型与安装注意事项

1. 选型原则

先确定槽宽：槽宽需略大于被检测物体的厚度（如物体厚度 3mm，选 5mm 槽宽，避免卡滞或检测不到）；
再确定输出类型：根据控制器接口选择 NPN/PNP（PLC 通常支持两种类型，需匹配接线方式）；
特殊场景适配：透明物体选偏振光型，高温 / 恶劣环境选对应防护等级和温度范围的型号。

2. 安装要点

避免槽口内有油污、粉尘堆积，定期清洁（否则会遮挡光路，导致误触发）；
被检测物体需居中通过槽口，避免偏斜导致漏检（如细长轴检测时，确保轴的运动轨迹穿过槽口中心）；
接线时区分电源正负极（DC 型），避免接反烧毁内部元件；晶体管输出型需注意负载电流，超过额定值需加继电器放大；
与强电设备（如电机、变频器）保持一定距离（≥10cm），或采用屏蔽线接线，防止电磁干扰导致信号抖动。

3. 常见故障排查

无输出信号：检查电源是否接通、槽口是否被异物遮挡、接线是否正确、物体是否透明（非偏振光型无法检测透明物体）；
误触发：环境光过强（如阳光直射槽口）、槽口有粉尘油污、电源电压不稳定（需加稳压电源）；
输出信号抖动：物体运动速度过快（需选响应时间更快的型号）、接线松动、电磁干扰（需加屏蔽线）。

槽型光电开关槽宽距1-15mm：

1.1mm槽宽距光电开关：ITR1205ST11A/TR；

2mm槽宽距光电开关：ITR2151DT20A/TB，ITR2152ST20A/TR，XGITR20302T，XGITR20352S，AEDS9100，AEDS9200，AEDS9300，ITR9901，XGITR20302(C)；

2.6mm槽宽距光电开关：ITR8105；

2.8mm槽宽距光电开关：XGITR20303T；

3mm槽宽距光电开关：ITR8102，ITR20403，ITR8104，ITR9816，XGITR20353S，EL130，YC1602，XGITR20403S，XGITR20303(C)；

4mm槽宽距光电开关：ITR20301，GK152，ES92B4，ITR20005，XGITR20304(C)，XGITR20304S；

5mm槽宽距光电开关：ITR1203DT50A/TB，ITR9707，ITR9606，ITR9608，ITR9702-F，ITR9813；GK105A，GP1S53V，ITR9809，ST150，ITR8406，ITR8405，ITR20607，XGITR20305(C)，XGITR20305S；

6mm槽宽距光电开关：ITR8402，TP808，H42B6；

8mm槽宽距光电开关：ITR180，ITR181；

10mm槽宽距光电开关：ITR1100，H2010，ITR1102，ITR9302；

12mm槽宽距光电开关：ITR1120；

15mm槽宽距光电开关：ITR1150；

目前槽型光电开关槽距宽可以到15MM，芯光电子皆可以定制生产。采用的是高发射功率红外光电二极管和高灵敏度晶体管组成。

总结

槽型光电开关的核心优势是“定距检测、抗干扰强、安装便捷、响应快速”，本质是通过 U 型槽结构实现光路的精准遮挡 / 导通检测，适用于需要高精度、高稳定性的计数、定位、限位场景。选型时优先确定槽宽和输出类型，再根据环境条件（温度、防护等级）和被检测物体特性（是否透明）补充筛选；安装时注意清洁槽口、避免干扰，即可确保长期稳定运行。

从工业流水线到医疗仪器，从消费电子到智能家居，槽型光电开关作为 “基础检测单元”，是自动化系统中不可或缺的核心元器件，其原理简单但应用场景广泛，是工程技术人员必须掌握的光电传感器类型之一。