本電路由發(fā)光電路和光電接收電路兩部分組成。它具有抗外光干擾、靈敏度可以不用人工調(diào)整,工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),在反射式或?qū)ι涫焦怆婇_關(guān)中均可應(yīng)用。
1發(fā)光電路
圖1給出了一個(gè)具有大功率輸出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路,它具有發(fā)射15kHz調(diào)制光的能力。
圖1發(fā)光二極管的大功率驅(qū)動(dòng)器
第一級4001為單脈沖發(fā)生器,可以人工按鍵輸出檢測脈沖,用于故障維修。
為了穩(wěn)定被調(diào)制光信號(hào)的頻率,電路中使用了分頻器CD4060。它帶有一個(gè)外接晶體振蕩器,內(nèi)部有多級分頻器。對于1M晶振來說,經(jīng)過4060的六次分頻,可以得到頻率穩(wěn)定的151625kHz的方波,再通過功率場效應(yīng)管的電流放大,就可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)上百個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光。
2帶自動(dòng)增益控制的光電開關(guān)接收電路
圖2給出了光電三極管的檢測電路。紅外光電三極管T2帶有基極引出腳。因此可以對其進(jìn)行靈敏度控制。它射極輸出的光電流被放大管T3反相之后,反饋到光電三極管的基極。由于反饋回路中有由R13和C11組成的低通濾波器,因此這個(gè)反饋是對于直流工作點(diǎn)的負(fù)反饋,也使得交流電壓增益得到控制,這就是自動(dòng)增益控制(AGC)電路。
輸入光信號(hào)較強(qiáng)時(shí),T3集電極信號(hào)有變強(qiáng)趨勢,導(dǎo)致光電三極管T2基極的直流工作點(diǎn)電壓下降,從而使T2和T3的交流輸出均減小。因此,這個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)將使T3的交流輸出信號(hào)在很大范圍內(nèi)與T2得到的光強(qiáng)大小幾乎無關(guān)。可知,該接收電路在輸入光發(fā)生變化時(shí),T3輸出信號(hào)變化不大。就是說,光源和光電三極管之間的距離變化,在很大范圍內(nèi)對T3輸出信號(hào)影響不大。只有光源被充分隔擋之后,T3的輸出信號(hào)才有明顯變化。
圖2中的U11組成二階帶通濾波器,可以濾去151625kHz以外的信號(hào)。該級增益為1,Q值為5,截止頻率、中心頻率以及濾波特性容易調(diào)整。二極管D1和電容C14組成檢波電路,可以從151625kHz信號(hào)上解調(diào)出包絡(luò)信號(hào)。上述兩部分電路可以濾除陽光、日光燈、白熾燈等干擾源的作用。
圖2中的輸出電路由放大級U12和施密特電路U13組成。U13的遲滯作用可以消除光電開關(guān)的臨界抖動(dòng)現(xiàn)象,避免光電開關(guān)的誤翻現(xiàn)象。最后,光電開關(guān)的輸出狀態(tài)由發(fā)光二極管D2顯示。
3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
表1為實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)。發(fā)光管和接收管之間正面相對,兩者之間無聚焦光學(xué)元件。用有無遮光對整機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行測試。由表可知,兩管表面之間的相對距離在015~170mm范圍內(nèi),無需調(diào)整靈敏度都能正常工作。
在距離接收管100mm處用1個(gè)40W白熾燈照射時(shí),接收管仍可正常工作,表現(xiàn)為接收管不會(huì)飽和,抗干擾性極強(qiáng)。倘要加大工作距離,應(yīng)加入光學(xué)透鏡;在2m以上光射距離時(shí),可用半導(dǎo)體激光二極管作調(diào)制光源。
4結(jié)束語
本文所介紹的高級光電開關(guān)電路具有如下特點(diǎn):
由于負(fù)反饋使接收光電三極管不容易飽和。只要該管不飽和,外來光干擾就能抑制。
由于使用了調(diào)制和解調(diào)電路,所以在各種磁、電、光干擾之下,都能可靠工作。
施密特電路可以對開關(guān)進(jìn)行消抖。
由于電路盡量采用集成電路,特別是大功率FET的應(yīng)用,使本文所介紹的電路更適于陣列式光電開關(guān)應(yīng)用的場合。
由于采用了AGC電路,導(dǎo)致了接收靈敏度幾乎無需調(diào)整。