目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的光電傳感器，一般是開(kāi)關(guān)型的，被稱為光電開(kāi)關(guān)。光電傳感器由投光器、受光器、集成電路、輸出電路等組成，屬弱電檢測(cè)傳感器。它容易受到強(qiáng)電設(shè)備的電磁干擾。它工作時(shí)，引起電磁輻射，形成電磁干擾。
當(dāng)動(dòng)作頻率較高、多個(gè)傳感器相距較近時(shí)，儀器儀表、總線系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，傳感器本身也會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，此時(shí)電磁兼容問(wèn)題顯得更突出。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的，一是使傳感器本身在電磁環(huán)境中能正常工作，避免出現(xiàn)誤動(dòng)作，二是避免傳感器成為電磁干擾源。
光電開(kāi)關(guān)是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路。
發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。
此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。
三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，還是從這根反射線返回。
以下就是我們所要注意的設(shè)計(jì)點(diǎn)。
1、光干擾的抑制
光電傳感器以光為媒介進(jìn)行無(wú)接觸檢測(cè)。光是一種頻率很高的電磁波。光干擾也算是一種電磁干擾，光干擾是傳感器誤動(dòng)作的主要因素之一。環(huán)境光、背景光和周圍其它光電傳感器發(fā)出的光是光干擾源。以紅外線為媒介進(jìn)行檢測(cè)則可減小可見(jiàn)光的影響，紅外光也不影響可見(jiàn)光。紅外線光電傳感器可用濾光鏡濾去可見(jiàn)光。對(duì)于周圍環(huán)境其它光電傳感器的光干擾，可用外殼、套筒、夾縫來(lái)抑制。
投光器外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得當(dāng)，可使發(fā)出的光成為規(guī)則光束，而非散射狀，使用時(shí)又安裝得當(dāng)，則投光器難成為光干擾源。傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，采用偏振光及高頻調(diào)制的脈沖光，采用同步檢波方式，都有利于抑制光干擾。
2、電路板電磁兼容
光電傳感器通過(guò)高頻調(diào)制產(chǎn)生高頻電信號(hào)。在高頻下，一根導(dǎo)線等效為一個(gè)電感。因此，須盡可能縮短傳感器內(nèi)高頻線的長(zhǎng)度。印制板跡線設(shè)計(jì)時(shí)要考慮盡可能減小電磁輻射。跡線輻射比集成電路輻射要強(qiáng)。跡線如構(gòu)成大小相等、方向相反的電流環(huán)路，則會(huì)向空間輻射磁場(chǎng)，也會(huì)接受空間的磁場(chǎng)。環(huán)路電流。設(shè)環(huán)路面積為S，電信號(hào)頻率為f，測(cè)量天線到輻射平面的距離為d，測(cè)量天線與印制板平面的夾角為θ，此時(shí)為差模輻射。可通過(guò)減小環(huán)路面積S和環(huán)路電流i來(lái)減小差模輻射。共模輻射可用對(duì)地電壓激勵(lì)的、長(zhǎng)度小于1/4波長(zhǎng)的短單極天線來(lái)模擬。減小地電壓和將差模電流旁路到地可減小共模輻射。
總的來(lái)說(shuō)，印制板跡線長(zhǎng)度宜短，宜增加寬度，但不宜突然增寬，不宜突然拐彎。盡可能增大地線面積以減小地線阻抗。高頻信號(hào)線、電源線應(yīng)盡可能平行地靠近地線。傳感器應(yīng)選用低功耗器件。低功耗器件發(fā)熱小，這有利于傳感器設(shè)計(jì)得更緊密，有利于傳感器穩(wěn)定工作。
3、輸出電路電磁兼容設(shè)計(jì)
輸出電路是傳感器的末級(jí)電路，一般是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)電路。常用輸出元件有三極管和晶閘管。三極管狀態(tài)改變時(shí)，引起電磁輻射。在三極管集電極與發(fā)射極之間并接RC吸收電路，用電感L來(lái)抑制di/dt，就可減小電磁輻射的能量。
輸出電路電磁兼容設(shè)計(jì)的另一種方法是屏蔽。晶閘管被屏蔽，LC濾波網(wǎng)絡(luò)用來(lái)抑制晶閘管動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的浪涌。濾波網(wǎng)絡(luò)與屏蔽罩均接地。
4、抗干擾編碼設(shè)計(jì)方法
現(xiàn)在，通信、接口、總線技術(shù)的發(fā)展也促使二進(jìn)制傳感器的智能化。一個(gè)執(zhí)行器-傳感器-接口總線系統(tǒng)?？偩€系統(tǒng)最多可安裝248個(gè)二進(jìn)制傳感器。芯片與光電傳感器配合，可使傳感器與總線相連。同一總線上，多個(gè)傳感器相互干擾的問(wèn)題比較嚴(yán)重。這可在傳感器通信時(shí)，在信息中加入監(jiān)督碼元（冗余碼）進(jìn)行抗干擾。如用00000、11111代替0、1。當(dāng)收到10111，那可認(rèn)為錯(cuò)了一位，并自動(dòng)糾正第二位。
5、電磁兼容試驗(yàn)設(shè)計(jì)
電磁兼容設(shè)計(jì)靠電磁兼容試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證與改進(jìn)?，F(xiàn)在，有了比較完善的電磁兼容試驗(yàn)方法和專門的試驗(yàn)設(shè)備。開(kāi)關(guān)電器動(dòng)作時(shí)，形成強(qiáng)烈的干擾，產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電快速瞬變脈沖干擾作出規(guī)定，分為單個(gè)脈沖、一群脈沖、脈沖群。脈沖群波形如圖5所示，周期為300ms，脈沖束寬度為15ms。
單個(gè)脈沖和一群脈沖中單個(gè)脈沖的寬度要小于15ms。規(guī)定的雷電模擬脈沖的寬度也要小于15ms。光電傳感器內(nèi)部采用小電容對(duì)瞬變脈沖濾波比較適應(yīng)。傳感器若受主機(jī)控制，則可在軟件中采用數(shù)字濾波、延時(shí)指令來(lái)抑制瞬變干擾。光電傳感器輻射敏感度試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。