上一道物理中考題(2013梅州)如圖甲所示，是某流水線的產品輸送計數裝置示意圖。其中S為鐳射源，R2為保護電阻，R1為光敏電阻，每當產品從傳送帶上透過S與R1之間時，射向光敏電阻的光線會被產品擋住，R1的阻值變大。現讓水平傳送帶勻速前進，輸送邊長為0.1m，質量為0.6kg的正方體產品。光敏電阻兩端的電壓隨時間變化的影象如圖乙所示。

(1)求此產品對傳送帶的壓強(g取10N/kg)；

(2)從圖中讀出每一產品受到鐳射照射的時間，並求出產品的運動速度；

(3)已知電源電壓恆為6V，保護電阻R2的阻值為40，求傳送帶輸送產品過程中光敏電阻1h消耗的電能。

明白嗎？光敏電阻是用半導體材料製成，利用半導體的光敏特性，即受到光照時電阻急劇減小。以上面的電路為例，鐳射照射到產品時，光敏電阻R1被遮擋，電阻增大，電路中的總電阻增大。因為電源電壓一定，根據歐姆定律，電路中的電流I＝U/R減小，保護電阻R2兩端的電壓U2＝IR2減小，光敏電阻R1兩端的電壓U1＝U－U2增大。所以，只需觀察光敏電阻R1兩端出現高電壓的次數即是傳送產品的個數。

光電計數器是什麼原理?

答:光電計數器是由電源部分、紅外線感測器(光電開關)、脈衝電路、資料轉換、資料處理(含微控制器最小系統、數碼管顯示電路、報警電路)四部分組成。

電源部分為各部分電路工作提供所需要的電壓。光電開關作為光電檢測元件，檢測光電訊號，並將光訊號轉換為電訊號，送入IC比較器進行比較，形成計數脈衝，然後送入微控制器外部“I”介面，由微控制器完成對外來脈衝訊號進行計算。計數部分以微控制器最小的系統為控制核心，透過數碼顯示電路顯示計數值。系統整體框圖入下。

光電開關在整個控制環節中極為重要，所以下面就比較詳細的介紹一下光電開關。

光電開關的種類；

①根據光電開關的結構和工作方式，它可以分為槽隙式、對射式、反光板反射式、擴散反射式和光纖式。

這類光電開關是將一個光發射器和一個光接收器面對面地安裝於一個槽的兩側(如上圖所示)。其中光發射器能發出紅外光和看見光；無阻擋時，光接收器能夠接收到光訊號。但是，當被檢測物體從發射器與接收器中間透過時，光線被遮擋，光電開關便產生動作(即輸出一個開關控制訊號)，切斷或接通負載電流。

槽隙式光電開關的檢測距離會受到整體結構的限制，通常僅僅有幾釐米。

②對射式光電開關；若將光發射器和光接收器分離，能夠使檢測距離增加；如下圖所示。

這一類光電開關的檢測距離可以幾至幾十米；使用時，將光發射器與光接收器分別安裝於被檢測物體所透過路徑的兩側，被測物體透過時即會阻擋光線，光接收器則產生動作(即輸出一個開關控制訊號)。

上述3種光電開關均是在光從有到無或從亮到暗時產生動作，所以稱之為“暗態”接通。

④擴散反射式光電開關；如下圖所示。

其檢測頭內也裝有一個光發射器和一個光接收器，但是檢測頭前方未安裝反射板。

擴散反射式光電開關的缺點是被測物體的反射率對測量結果的影響較大；容易受到反射往返距離的影響；光發射器和光接收器位於同一平面上，容易受到外界光線的影響、干擾較大。

⑤光纖式光電開關；將光發射器發出的光以光纖引導至檢測點，再將接收到的光訊號以光纖引導至光接收器，這一類光電開關被稱為“光纖式光電開關”。如上圖所示。根據工作方式的不同，光纖式光電開關又可以進一步分為對射式，反光板反射式，擴散反射式等等多種型別；而光路中常用的光纖是玻璃光纖和塑膠光纖。

常用的光電開關的主要特性引數有下面幾條。

①檢測距離；它是指光電開關在無塵潔淨環境中最大的可靠檢測距離。

②“亮通”和“暗通”；光電開關輸出負載可以分成“動合型”和“動斷型”兩種；此外，光電開關還有“亮通”和“暗通”兩種不同的使用方法，對於數位電路，“亮通”和“暗通”正好對應了“1”和“0”。在實際使用中，可以用“反相”的辦法很容易的使“1”變為“0”。

④負載電流；它是指光電開關向負載提供電流的能力。光電開關屬於有源器件，需要接通工作電源後才能正常使用；有些型號的光電開關要求直流供電，而有些型號的光電開關要求交流供電，還有的是採用交直流兩用。

以上為個人觀點，僅供參考。

知足常樂2018.5.29於上海