【运动控制】触发限位及原点GPIO输入的光电开关

1.应用背景

光电开关经常被用于运动控制系统中的限位开关和原点开关，主要原因是它们具备高精度和高可靠性的检测能力。

由于光电开关的高灵敏度、长寿命和稳定性，它们在这些运动控制系统中显得尤为适合。此外，光电开关的非接触式特性也能避免物理损伤和磨损，从而延长设备的使用寿命。
以下是它们在这两个场合的具体应用：

1.1、限位开关
作为限位开关，一般有正方向限位和负方向限位，即检测运动系统中某一部分的最大或最小位置。例如，在机械手、传送带或数控机床的移动过程中，光电开关可以安装在设备的边缘或关键位置，当运动部件到达设定的限位位置时，光电开关检测到物体并发出信号停止运动，避免设备超出允许的物理范围。

优点：
非接触式检测（挡住光即响应），响应速度快，能有效防止机械磨损，同时能够精确控制运动停止位置。

典型应用：
电梯门的开关控制、机器人臂的最大运动范围检测、自动化流水线上的工件定位、CT机的轴的正负限位等。

1.2、原点开关
光电开关也常用作原点开关，帮助系统找到设备的初始位置或“归零”位置。
在运动控制系统中，设备需要知道其起始点，尤其是在执行精确定位任务时。光电开关可以通过检测到一个固定的参考物体或标志，来确定机械系统的原点。

优点：
可以实现高精度的原点复位，特别适合精密控制要求的系统。

典型应用：
CNC机床的原点复位、机器人抓取的初始位置校准、自动化等设备的归零操作。

2.开关类型

光电开关（Photonic Switch）是一种利用光电传感技术的开关设备，常用于自动化系统中，用来检测物体的存在、位置、距离或其他物理参数。
它主要通过发射光束并接收反射或阻挡的光信号来实现控制。
根据工作原理，光电开关可以分为以下几种类型：对射型（Through-beam）、反射型（Retro-reflective）、漫反射型（Diffuse）；

2.1、对射型（Through-beam）：
由发射器和接收器两部分组成，发射器发出光束，接收器接收。如果光束被物体阻挡，开关就会触发。

2.2、反射型（Retro-reflective）：
发射器和接收器合为一体，发出的光束经过反射器反射回来。当物体阻挡反射光时，开关触发。

2.3、漫反射型（Diffuse）：
发射器发出光束，物体表面反射部分光，接收器接收反射光来检测物体的存在。

3.基础接线

本博客介绍对射式光电开关，它发射器和接收器组成。
其工作原理是：通过发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间阻断光线时，光电开关就产生开关信号。
关于NPN型对射光电开关，接线一般就3根，如下图分别是红（接+24V)，蓝色接GND，黄色接信号输出（激光被遮挡时，黄色线与蓝色线导通）

将其接入运动控制器的GPIO的接线如下图：

注意：
目前的大多数光电开关可以自由设置两种模式下触发开关信号，即自由选择在光线遮挡时或者未遮挡时信号输出。

原文地址：https://blog.csdn.net/jn10010537/article/details/142736324

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