1、高可靠性光電開關的電路實現    光電開關實現的中心議題：    · 光電開關的發光電路    · 帶自動增益控制的光電開關接收電路光電開關屬于無接觸測量傳感器，其檢測距離范圍比較寬，在計數、測距和行程控制等許多測控系統中得到廣泛應用。但是，光電傳感器的輸出信號與發光管的強度有關，與發光管和接收管的距離有關，與外來干擾光也有關。因此使用每一個光電開關時，必須首先調整接收電路的靈敏度，才能保證光電開關工作于最佳狀態。本文介紹了一種高可靠性的光電開關電路，帶有

2、穩頻調制光以抗各種干擾，具有大功率驅動電路和光電三極管的自動增益控制特性，檢測電路的輸出級帶有放大和施密特遲滯特性，確保整機的高抗干擾能力。本電路由發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整，工作穩定可靠等優點，在反射式或對射式光電開關中均可應用。1 發光電路圖1 給出了一個具有大功率輸出的發光二極管驅動電路，它具有發射15kHz 調制光的能力。圖1 發光二極管的大功率驅動器第一級4001 為單脈沖發生器，可以人工按鍵輸出檢測脈沖，用于故障維修。為了穩定被調制光信號的頻率，電路中使用了分頻器CD4060 。它帶有一個外接晶體振蕩器，內部有多級分頻器。對于1M 晶

3、振來說，經過4 060 的六次分頻，可以得到頻率穩定的151625kHz 的方波，再通過功率場效應管的電流放大，就可以同時驅動上百個發光二極管同時發光。2 帶自動增益控制的光電開關接收電路圖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，因此這個反饋是對于直流工作點的負反饋，也使得交流電壓增益得到控制，這就是自動增益控制（AGC） 電路。圖2 光電接收電路輸入光信號較強時， T3 集電極信號有變強趨勢，導致光電三極管T2 基極的直流

4、工作點電壓下降，從而使T2 和T3 的交流輸出均減小。因此，這個負反饋系統將使T3 的交流輸出信號在很大范圍內與T2 得到的光強大小幾乎無關。可知，該接收電路在輸入光發生變化時，T3 輸出信號變化不大。就是說，光源和光電三極管之間的距離變化，在很大范圍內對T3 輸出信號影響不大。只有光源被充分隔擋之后，T3 的輸出信號才有明顯變化。圖2 中的U11 組成二階帶通濾波器， 可以濾去151625kHz 以外的信號。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整。二極管D1 和電容C14組成檢波電路，可以從151625kHz 信號上解調出包絡信號。上述兩部分電路可以濾除陽光、

5、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的臨界抖動現象，避免光電開關的誤翻現象。最后，光電開關的輸出狀態由發光二極管D2顯示。3 實驗數據表1 為實驗測得的數據。發光管和接收管之間正面相對， 兩者之間無聚焦光學元件。用有無遮光對整機主要參數進行測試。由表可知，兩管表面之間的相對距離在015170mm范圍內，無需調整靈敏度都能正常工作。表1 光電開關整機實驗數據在距離接收管100mm 處用1 個40W白熾燈照射時，接收管仍可正常工作，表現為接收管不會飽和，抗干擾性極強。倘要加大工作距離，應加入光學透鏡；在2m以上光射距

6、離時，可用半導體激光二極管作調制光源。4 結束語本文所介紹的高級光電開關電路具有如下特點：    · 由于負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。    · 由于使用了調制和解調電路，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進行消抖。    · 由于電路盡量采用集成電路，特別是大功率FET 的應用，使本文所介紹的電路更適于陣列式光電開關應用的場合。