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光電感測器與應用電路

admin @ 2014-03-16 , reply:0

概述

1.主要類型光電感測器根據檢測模式的不同可分為如下幾種:(1)反射式光電感測器將發光器與光敏器件置於一體內,發光器發射的光被檢測物反射到光敏器件。(2)透射式光電感測器將發光器與光敏器件置於相對的兩個……
1.主要類型
光電感測器根據檢測模式的不同可分為如下幾種:
(1)反射式光電感測器將發光器與光敏器件置於一體內,發光器發射的光被檢測物反射到光敏器件。
(2)透射式光電感測器將發光器與光敏器件置於相對的兩個位置,光束也是在兩個相對的物體之間,穿過發光器與光敏器件的被檢測物體回阻斷光束,並啟動受光器。
(3)聚焦式光電感測器將發光器與光敏器件聚焦於特定距離,只有當被檢測物體出現在聚焦點時,光敏器件才會接受到發光器發出的光束。
1)利用反射式光電感測器檢測黑白物體
利用反射式光電感測器檢測黑白物體的電路如圖



電路工作過程如下:當被測物體是黑色物體時,紅外光電二極體U1發射出的光,被反射回來的很弱,光敏三極體無法導通,所以A點此時為高電平,通過反相器7414,FPGA或者微控制器接受到的信號是低電平。當被測物體是白色物體時,紅外光電二極體U1發射的光,被反射回來的很強,光敏三極體導通,所以A點此時為低電平,通過反相器7414, FPGA或者微控制器接受到的信號是高電平; FPGA或者微控制器檢測輸入的電平,即可以判斷此時被檢測物體是白色物體還是黑色物體。
集成光電檢測器

集成的光電感測器
(1)分類
集成的光電感測器主要有反射式光電開關、會聚式光電開關、透射式光電開關、反射板式光電開關、光纖穿透式開關、光纖反射式開關等幾種,一般採用前三種。
(2)工作光源
採用的工作光源主要有可見紅光(650nm)、可見綠光(510nm)和紅外光(800~940nm)。不同的光源在具體情況下各有其長處。例如:在不考慮被測物體顏S***Q況下,紅外光有較寬的敏感範圍,而可見紅光或綠光特別適合於反差檢測,光源的顏色必須根據被測物體的顏色來選擇,紅色物體與紅色標記宜用綠光(互補色)進行檢測。
(3)外形
按照外殼形狀可分為:螺紋圓柱形系列,圓柱形系列,方形系列,槽型貫穿形系列。比較常用的螺紋圓柱形系列外形如圖3.6.21所示。
(4)接線圖與電感式接近感測器相同。具體型號可進入有關網站查詢。

螺紋園柱型光電感測器
往屆應用
探測路面黑線的基本原理:光線照射到路面並反射,由於黑線和白紙對光的反射係數不同,可以根據接收到的反射光強弱來判斷是否是黑線。利用這個原理,可以控制小車行走的路跡。下面幾種可行的方案是根據本原理設計的:



1-1發光二極體及光敏電阻組成的發射接收方案

方案二:脈衝調製的反射式紅外發射接收器。由於採用該有交流分量的調製信號,側可大幅度減少外界干擾;另外紅外發射接收管的最大工作電流取決於平均電流。如果採用占空比小的調製信號,再平均電流不變的情況下,瞬時電流很大(50~100mA),則大大提高了信噪比。並且其反應靈敏,外圍電路也很簡單。如圖1-2所示。它的優點是消除了外界光線的干擾提高了靈敏度,製作比較簡單。

1-2脈衝調製的反射式紅外發射接收方案
由以上兩種方案比較可知。方案二要比方案一優勢大,市場上很多紅外觀點探頭也都基於這個原理。其電路簡單,工作可靠,性能比較穩定。從而避免了電路的複雜性,因此我先用方案二作為小車的監測系統。
2.電動機的選擇
市場上用很多種類的小電壓直流電動機,很方便的選擇到。主要有普通電動機、和步進電動機。
方案一:採用步進電機,步進電動機的一個顯著的特點就是具有快速啟動和停止能力,能夠達到我們所要求的標準。如果負荷不超過步進電機所能提供的動態轉矩值,就能夠立即是步進電機啟動或反轉。其轉換靈敏度比較高。正轉、反轉控制靈活。但是步進電機的價格比較昂貴,對於我們的現狀相差太遠。
方案二:採用普通的直流電機。直流電機具有優良的調速特性,調速平滑、方便。調整範圍廣;過載能力強,能承受頻繁的衝擊負載,可實現頻繁的無極快速啟動、制動和反轉。能滿足各種不容的特殊運行要求。
由於普通直流電機價格適宜,更易於購買,並且電路相對簡單,因此建議採用直流電機作為動力源。
3.電動機驅動方案的選擇
方案一:採用電路網路或數字電位器調整電動機的分壓,從而達到調整速度目的。但是組織網路只能是先有極調速,而數字電阻的元器件價格比較昂貴,且可能存在於干擾。更主要的問題在於一般電動機的電阻比較小丹電流很大,分壓不僅會降低效率,而且實現很困難。
方案二:採用繼電器對電動機的開關控制,通過控制開關的切換速度實現對小車的速度進行調整。這個電路的優點是電路較為簡單,缺點是繼電器的響應時間長,易於損壞,壽命較短、可靠性小。
方案三:採用四個大功率晶體管組成H橋式電路,四個大功率晶體管分為兩組,交替導通和截止,用單片機控制使之工作在開關狀態,進而控制電機的運行。該控制電路由於四個大功率晶體管只工作在飽和與截止狀態下,效率非常高,並且大功率晶體管開關的速度很快,穩定性也極強,是一種廣泛採用的電路。

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