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如何制作一个光电传感器?

39度创意研究所 2018-08-10 17:00 次阅读

自制光电传感器的设计与应用

本电路由光控比较电路(2只光敏电阻,LM358等)、继电器驱动电路(2只9014,2只5V继电器等)等部分组成。(先秀秀电路)

如何制作一个光电传感器?

手工焊接后的版面:

如何制作一个光电传感器?

一、光敏电阻的工作原理及其特性

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料的两端装上电极引线,将其封在带有透明窗的管壳里就构成了光敏电阻。光敏电阻的特性和参数如下:

暗电阻,光敏电阻置于室温、全暗条件下的稳定电阻值称为暗电阻,此时流过电阻的电流称为暗电流。

亮电阻,光敏电阻置于室温和一定光照条件下测得稳定电阻称为亮电阻,此时流过电阻的电流称为亮电流。

伏安特性,光敏电阻两端所加的电压和流过光敏电阻的电流间的关系称为伏安特性。(光敏电阻在使用时应限制两端电压,以免超过功耗造成损坏)

光电特性,光敏电阻两极间电压固定不变时,光照度与亮电流间的关系称为光电特性。光敏电阻的光电特性呈非线性,这是光敏电阻的主要缺点之一。

二、双运放LM358概述(因为制作电路时手头正好有358就用了,本电路使用普通比较器就应该可以了比如393等)

LM358内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可单电源供电的使用运算放大器的场合。(十分强大吧)LM358的电源电压范围:单电源(3-30V);双电源(正负1.5-正负15V)。下面介绍下LM358管脚作用:1脚,OUTPUT A;2脚,INPUT A(-);3脚,INPUT A(+); 4脚,VEE/GND; 5脚,INPUT B(+);6,脚INPUT B(-);7脚,OUTPUT B; 8脚,VCC。

三、电路原理及特点概述

1.电路原理,光敏电阻RG1、RG2安装在检测位置上,用来检测光源。RG1、RG2分别接在运放的反向输入端用作比较放大,经过放大的信号分别驱动晶体管VT1、VT2,控制继电器K1、K2再利用继电器触点得到想要的开关信号。当有光线同时照到光敏电阻RG1、RG2时,其阻值下降,使得两个运放的反向输入端电位低于同向输入端的电位,两个运放均输出高电平,使晶体管VT1、VT2导通,驱动继电器K1、K2吸合。当光线只照到RG1上时,运放A1的反向输入端电位低于同相输入端电位,A1输出高电平,VT1导通,K1吸合,K2保持不动。当光线只照到RG2上时运放A2的反向输入端电位低于同相输入端电位,A2输出高电平,VT2导通,K2吸合,K1保持不动。如果RG1、RG2都不受光线照射,则A1、A2均输出低电平VT1、VT2均不导通,K1、K2保持不动。信号经K1、K2常开触点串联后供给控制系统。只有K1、K2都动作控制系统才能得信号。(此部分电路图中未表示)电路中RP1调整光敏电阻RG1、RG2的平衡值,以消除其阻值的不对称性;RP2用来设定比较器的参考电压。为方便观察继电器是否工作两只LED用作指示灯。这里大家可能有疑问电路为啥要用2只光敏电阻,原因是被检测的物体为长条形状(在我们单位称之为传递夹具条),通过传送带送到指定工位,很容易产生一端已经到达指定工位另一端却还没到达指定工位(东北话叫摆斜偏了),所以通过2只光敏电阻分别检测夹具条两端,只有两端光敏电阻都被遮挡住电路才能通过2只继电器常开触点输出信号。(电路本身也支持单光敏电阻单继电器输出)至于为什么使用继电器输出信号只是习惯问题,如需要检测到位信号响应时间特别快的话继电器就不适用了。(本公司到位信号一般都采用继电器输出开关信号)

2.此传感器特点有:

(1)对检测物体的限制很少 。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃。塑料。木材。液体等几乎所有物体进行检测。(我们公司需要检测的夹具条就是树脂的,嘿嘿!)

(2)响应时间短。光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。(当然后面的驱动电路就不能使用继电器了哦)

(3)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行小物体的检测和高精度的位置检测。

(4)可实现非接触的检测。可以无需机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。

(5)便于调整。在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。

(6)容易制作,传感器的结构和原理简单,容易制作。(本人用面包板手工焊接一上午做了2个,当然如果有条件或需要大量使用制作PCB版会更快更好更小型化更经济)

(7)形式灵活,电路的驱动部分如经过简单改动(如:继电器更改为高速光耦等)就可以输出电压信号,响应时间也可以变短

(8)成本低廉,手工制作此传感器不超过50元,并且是双端感应,一个顶俩啊!(本着一切围绕着降低成本的思想)

请大家多多指教!

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