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光电开关电路设计方法

2011年10月27日 16:13 次阅读

  本文介绍了一种高可靠性的光电开关电路,带有稳频调制光以抗各种干扰,具有大功率驱动电路和光电三极管的自动增益控制特性,检测电路的输出级带有放大和施密特迟滞特性,确保整机的高抗干扰能力。

  本电路由发光电路和光电接收电路两部分组成。它具有抗外光干扰、灵敏度可以不用人工调整,工作稳定可靠等优点,在反射式或对射式光电开关中均可应用。

  1  发光电路

  图1 给出了一个具有大功率输出的发光二极管驱动电路,它具有发射15kHz 调制光的能力。

  

发光二极管的大功率驱动器

 

  图1  发光二极管的大功率驱动器

  第一级4001 为单脉冲发生器,可以人工按键输出检测脉冲,用于故障维修。

  为了稳定被调制光信号的频率,电路中使用了分频器CD4060 。它带有一个外接晶体振荡器,内部有多级分频器。对于1M 晶振来说,经过4 060 的六次分频,可以得到频率稳定的151625kHz 的方波,再通过功率场效应管的电流放大,就可以同时驱动上百个发光二极管同时发光。

  2  带自动增益控制的光电开关接收电路

  图2 给出了光电三极管的检测电路。红外光电三极管T2 带有基极引出脚。因此可以对其进行灵敏度控制。它射极输出的光电流被放大管T3 反相之后,反馈到光电三极管的基极。由于反馈回路中有由R13和C11组成的低通滤波器,因此这个反馈是对于直流工作点的负反馈,也使得交流电压增益得到控制,这就是自动增益控制(AGC) 电路。

  

光电接收电路

 

  图2  光电接收电路

  输入光信号较强时, T3 集电极信号有变强趋势,导致光电三极管T2 基极的直流工作点电压下降,从而使T2 和T3 的交流输出均减小。因此,这个负反馈系统将使T3 的交流输出信号在很大范围内与T2 得到的光强大小几乎无关。可知,该接收电路在输入光发生变化时,T3 输出信号变化不大。就是说,光源和光电三极管之间的距离变化,在很大范围内对T3 输出信号影响不大。只有光源被充分隔挡之后,T3 的输出信号才有明显变化。

  图2 中的U11 组成二阶带通滤波器, 可以滤去151625kHz 以外的信号。该级增益为1 , Q 值为5 ,截止频率、中心频率以及滤波特性容易调整。二极管D1 和电容C14组成检波电路,可以从151625kHz 信号上解调出包络信号。上述两部分电路可以滤除阳光、日光灯、白炽灯等干扰源的作用。

  图2 中的输出电路由放大级U12和施密特电路U13组成。U13的迟滞作用可以消除光电开关的临界抖动现象,避免光电开关的误翻现象。最后,光电开关的输出状态由发光二极管D2显示。

  3  实验数据

  表1 为实验测得的数据。发光管和接收管之间正面相对, 两者之间无聚焦光学元件。用有无遮光对整机主要参数进行测试。由表可知,两管表面之间的相对距离在015~170mm范围内,无需调整灵敏度都能正常工作。

  

 

  表1  光电开关整机实验数据

  在距离接收管100mm 处用1 个40W白炽灯照射时,接收管仍可正常工作,表现为接收管不会饱和,抗干扰性极强。倘要加大工作距离,应加入光学透镜;在2m以上光射距离时,可用半导体激光二极管作调制光源。

  4  结束语

  本文所介绍的高级光电开关电路具有如下特点:

  由于负反馈使接收光电三极管不容易饱和。只要该管不饱和,外来光干扰就能抑制。

  由于使用了调制和解调电路,所以在各种磁、电、光干扰之下,都能可靠工作。

  施密特电路可以对开关进行消抖。

  由于电路尽量采用集成电路,特别是大功率FET 的应用,使本文所介绍的电路更适于阵列式光电开关应用的场合。

  由于采用了AGC 电路,导致了接收灵敏度几乎无需调整。

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基于三种音调的通断控制开关电路

利用三种音调的通断控制开关电路用于对按键电话的两个拨号音进行译解,使从电话线上送来的遥控信号可以使继...

发表于 2011-07-21 10:01 1023次阅读
基于三种音调的通断控制开关电路

晶体管高速开关电路

晶体管高速开关电路是非常实用而又简单的电路。电子发烧友为您提供了晶体管高速开关电路,希望对您有所帮助...

发表于 2011-07-12 09:41 3197次阅读
晶体管高速开关电路

使用氖灯的单键触摸开关电路图

触摸式照明开关是一种非常实用的电子开关,用手触摸一下导电片,就能实现开关动作,使用方便可靠、电路简单...

发表于 2011-07-01 11:11 2505次阅读
使用氖灯的单键触摸开关电路图

采用互补管的电灯开关电路图

本文介绍一款用互补三极管制作的电灯轻触开关 电路,采用一只轻触开关,即可对电灯进行开和关控制,适合做...

发表于 2011-04-15 19:35 2494次阅读
采用互补管的电灯开关电路图

图文解析三极管的开关电路

       Q1:主开关,主要作用是提供12VSW电流,特点饱和时Vec必须...

发表于 2010-08-13 11:44 10308次阅读
图文解析三极管的开关电路

MOS-FET开关电路

MOS-FET开关电路 MOS-FET虽然与JFET结构不同,但特性极为相似,N沟道和P沟道各分增...

发表于 2010-05-24 15:47 3178次阅读
MOS-FET开关电路

J-FET开关电路工作原理

J-FET开关电路工作原理 1、简单开关控制电路 图5.4-97为简单J-FET开关电路。当控制...

发表于 2010-05-24 15:42 690次阅读
J-FET开关电路工作原理

场效应晶体管开关电路

场效应晶体管开关电路 场效应晶体管(简称场效应管)有结型(J-FET)和绝缘栅型(MOS-FET)...

发表于 2010-05-24 15:26 9050次阅读
场效应晶体管开关电路

单结晶体管开关电路原理图

单结晶体管开关电路原理图

发表于 2010-03-29 15:50 729次阅读
单结晶体管开关电路原理图

简单的光开关电路,Simple optical ...

简单的光开关电路,Simple optical switch

发表于 2010-03-28 22:07 807次阅读
简单的光开关电路,Simple optical ...

三极管开关电路-自控电路原理

三极管开关电路-自控电路原理   能不能用干簧管开关直接控制电动机的转与停呢?玩具电动机是常用的...

发表于 2010-03-02 09:41 3110次阅读
三极管开关电路-自控电路原理

黑暗感应开关电路,Dark Sensitive ...

黑暗感应开关电路,Dark Sensitive Switch Specifications&n...

发表于 2010-02-27 09:23 512次阅读
黑暗感应开关电路,Dark Sensitive ...

单键双稳开关电路图下载

      单键双稳开关电路图下载

发表于 2010-02-12 23:55 460次阅读
单键双稳开关电路图下载

低功耗定时开关电路图

低功耗定时开关电路图

发表于 2010-02-12 23:54 969次阅读
低功耗定时开关电路图

多功能漏电保护开关电路

多功能漏电保护开关电路 多功能漏电保护开关利用日产专用集成电路M54122L,可以组成多功能漏电保...

发表于 2010-02-08 17:55 547次阅读
多功能漏电保护开关电路

三极管的开关电路分析(12V—SW)

三极管的开关电路分析(12V—SW)   在这里做个小电路的分析,大家都可能用到,这...

发表于 2009-11-21 15:42 2193次阅读
三极管的开关电路分析(12V—SW)

设计开关电路检测电路

设计开关电路检测电路 为什么呢?实际在车中我们有这样一些信号,Active High信号,在车辆...

发表于 2009-11-21 15:29 613次阅读
设计开关电路检测电路

EPROM密码开关电路

EPROM密码开关电路 本装置是将EPROM 2764用于密码开关的实例。

发表于 2009-11-17 22:36 371次阅读
EPROM密码开关电路

远程双路交流开关电路

远程双路交流开关电路   这种

发表于 2009-10-08 16:22 385次阅读
远程双路交流开关电路

六端场效应管开关电路

六端场效应管开关电路 六端场效应管可以接通直流回路中的

发表于 2009-10-08 16:15 2200次阅读
六端场效应管开关电路

频率开关电路

频率开关电路 在这个CNOS非稳态

发表于 2009-09-28 16:59 327次阅读
频率开关电路

光学安全开关电路

光学安全开关电路 在这个安全

发表于 2009-09-28 15:42 375次阅读
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速度控制开关电路

速度控制开关电路 一个中心抽头的240V

发表于 2009-09-26 16:23 624次阅读
速度控制开关电路

7805开关电路

7805开关电路 利用笨电路时,逻辑电平能对7805

发表于 2009-09-25 12:02 929次阅读
7805开关电路