被廣泛應用的光電傳感器，在智能家居中扮演重要角色

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）在智能家居的部分功能實現(xiàn)中，通常會需要用到檢測外部環(huán)境、感知人體行為、實現(xiàn)人機交互等技術。而這些技術的實現(xiàn)，離不開傳感器的作用，光電傳感器便是其中重要的一環(huán)。并且隨著智能家居形態(tài)以及功能的多樣化，光電傳感器也開始逐漸小型化。

光電傳感器的工作原理

簡單來說，光電傳感器是一種利用光電效應進行能量轉(zhuǎn)換和信號轉(zhuǎn)換的器件。這種傳感器會將被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后通過光電元件將光信號進一步轉(zhuǎn)換成電信號，因此在許多場景中都能夠廣泛應用。

光電傳感器的工作原理是基于光電效應，即光照射在某些物質(zhì)上時，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應的光電效應現(xiàn)象。根據(jù)光電效應現(xiàn)象的不同，將光電效應分為三類：外光電效應、內(nèi)光電效應和光生電效應。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。

所謂外光電效應是指在光線的照射下，物體表面的電子逸出物體表面的現(xiàn)象，基于該效應的光電器件有光電管、光電倍增管等；內(nèi)光電效應是指在光線的照射下，物體電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，基于該效應的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等；光生電效應是指在某些半導體材料中，當光子能量大于或等于半導體帶隙能量時，會在半導體中產(chǎn)生空穴或自由電子對，從而產(chǎn)生電流。

而作為光電傳感器的核心，光電元件把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成電信號，它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變等。

具體來說，當被測量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生一些微小的變化，這些變化會導致光線照射到物體表面時發(fā)生一些變化，這些變化被光電元件感知到后，就會轉(zhuǎn)換成電信號輸出。

總結(jié)一下，光電傳感器的基本工作機理包括三個過程：光生載流子在光照下產(chǎn)生；載流子擴散或漂移形成電流；光電流在放大電路中放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號。

光電傳感器在智能家居中的應用與發(fā)展趨勢

光電傳感器的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀初，一些物理學家開始研究光電效應，為后來的光電傳感器的發(fā)明奠定了基礎。最早的光電傳感器是用于照相的感光元件，隨著技術的發(fā)展，光電傳感器逐漸應用于諸如工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療設備、自動化控制、安全保護等領域。

基于光電傳感器的特性，在智能家居中也擁有著廣泛的應用場景。例如，光電傳感器可以用于智能照明系統(tǒng)中，根據(jù)室內(nèi)和室外的光照情況自動調(diào)節(jié)燈光亮度和色溫，提供舒適的光環(huán)境。同時，光電傳感器也可以應用于智能窗簾系統(tǒng)中，根據(jù)室內(nèi)和室外的光線強度自動控制窗簾的開合程度，避免室內(nèi)溫度過高和紫外線傷害。

此外，還能利用光電傳感器實現(xiàn)對水龍頭、溫度計濕度等多種條件的控制。在智能家居中，通過紅外線傳感器可實現(xiàn)對水龍頭、溫度計濕度等多種條件的控制，這樣可以節(jié)約相應的資源，且會提升用戶的使用體驗。

隨著智能家居技術的發(fā)展，光電傳感器會不斷改變和升級，以適應更多的場景和需求。隨著終端用戶體驗的不斷升級及消費習慣的逐漸改變，光電傳感器要求具有保密性高、傳輸距離遠、抗干擾性強、自適應性強、通信功能等特點，因此，智能化是光電傳感器發(fā)展的必然趨勢。

光電傳感器將向多維化發(fā)展，不僅能檢測到物體的位置和速度等二維信息，還能檢測到物體的形狀、顏色、大小等三維信息。同時，隨著微納米技術的不斷發(fā)展，光電傳感器將向微型化方向發(fā)展，能夠更好地集成到各種設備中，提高設備的便攜性和可靠性。

小結(jié)

光電傳感器在智能家居中扮演著重要的角色，它可以檢測和識別各種光線和物體的變化，從而實現(xiàn)自動化控制和智能化管理。隨著智能家居技術的發(fā)展，光電傳感器將呈現(xiàn)智能化、多維化、微型化、集成化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢。