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详细介绍了光电传感器的类型和工作原理

时间:2023-04-25 来源:

  

  光电传感器的类型

  光电传感器工作原理(红外光电传感器原理)

  光电传感器是通过将光强度的变化转化为电信号来控制的。

  一般情况下,光电传感器由发送器、接收器和检查电路三部分组成。

  发射器对准目标发射光束,发射光束一般来自半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管和红外发射二极管。光束连续发射或改变脉冲宽度。接收器由光电二极管、光电三极管和光电池组成。在接收器前面,配备了镜片和光圈等光电器件。后面是检查电路,可以过滤有效信号并应用信号。

  此外,发射板和光导纤维也包含在光电开关的结构元件中。

  三角形反射板是一种结构稳定的发射装置。它由一种非常小的三角形锥体反射材料组成,可以使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以改变与光轴0到25的类别的发射角,使光束几乎从一条发射线反射或从反射线返回。

  分类和工作模式

  ⑴槽型光电传感器

  槽形光电将光发射器和接收器面对面地安装在槽的两侧。发光器可以传输红外线或可见光,光接收器将在无阻的前提下接收光线。但当被测物体通过槽时,光被堵塞,光电开关移动。导出开关控制信号,切断或连接负载电流,以完成控制动作。由于整体结构的限制,槽形开关的检查距离一般只有几厘米。

  ⑵对射光电传感器

  如果将发光器与收光器分离,则可以增加检测距离。由发光器和收光器组成的光电开关称为对射分体式光电开关,称为对射式光电开关。它的检查距离可达几米甚至几十米。在使用过程中,将发光器和收光器安装在检查对象通过路径的两侧。当检测对象通过时,将阻止光路,收光器将动作导出开关控制信号。

  ⑶反光板型光电开关

  将发光器和收光器安装在同一设备中,并在其前面安装一个反光板。采用反射原理完成光电控制的光电开关称为反光板反射(或反射镜反射)光电开关。通常,发光器发出的光被反光板反射并被收光器接收;一旦光路被检查对象堵塞,收光器无法接收光线,光电开关将移动并导出开关控制信号。

  ⑷扩散反射光电开关

  它的检查头还配备了一个发光器和一个收光器,但前面没有反射器。通常,发光器发出的光收光器是找不到的。当检查对象通过并反射光部分时,收光器收到光信号并导出开关信号。

  红外接收头的工作原理

  红外接收头一般是接收、放大、解调的集成头。一般来说,在接收头解调红外信号后,数据“0”和“1”之间的区别一般表现在高低电平的时间长度或信号周期上。当单片机解码时,接收头的导出脚通常连接到单片机的外部中断,并根据计时器判断外部中断间隔的时间以获取数据。关键是找出数据“0”和“1”之间的波形差异。

  三条腿的红外接收头通常是接收、放大和解调的集成头。接收头导出解调后的数据信号(具体信号格式,搜索大量“红外信号格式”)。单片机需要相应的读取程序。

  红外通信是利用红外技术实现两点之间的近距离保密通信和信息共享。它通常由红外发射和接收系统组成。发射系统部署红外辐射源后发射红外信号,接收系统由光学设备和红外探测器组成。

  先说什么是红外线。众所周知,人眼看到的能见光是红、橙、黄、绿、绿、蓝、紫按波长排列的。红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长短的光称为紫外线,比红光波长长的光称为红外线。红外遥控器通过波长为0.76~1.5μm之间的近红外线传输控制信号。

  常用的红外接收头有以下形状:

  IRM338IRM38系列IRM38

  请在这里下载规格书:红外接收头规格书

  红外遥控系统

  常用的红外遥控系统一般分为两部分:发射和接收。发射部分的主要部件是红外发光二极管。它实际上是一种特殊的发光二极管。由于其内部材料不同于普通的发光二极管,当两侧施加一定的电压时,它会传播红外线而不是可见光。目前,广泛使用的红外发光二极管发出的红外波长在940nm左右,形状与普通发光二极管相同,但颜色不同。红外发光二极管一般有三种颜色:黑色、深蓝色和透明。判断红外发光二极管质量的方法与判断普通二极管相同:用万用表电阻测量红外发光二极管的正反向电阻。红外发光二极管的发光效率只能通过专用仪器准确测量,业余环境只能通过拉距法粗略判断。

  接收部分红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中,红外接收二极管应加反向偏压,即红外接收二极管在电路中反向应用,以获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

  由于红外发光二极管的发射功率一般较小(100mW),红外接收二极管接收的信号相对较弱,因此需要增加高增益放大电路。前些年常见μPC1373H、红外接收专用放大电路,如CX20106A。近年来,成品红外接收头多用于业余生产和正式商品。成品红外接收头的包装大致有两种:一种是铁皮屏蔽;一种是塑料包装。有三个引脚,即电源正(VDD)、电源(GND)以及数据输出(VO或OUT)。由于型号不同,红外接收头的引脚排列也不同,可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调节和外壳屏蔽,使用起来像三极管,非常方便。但使用时要注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控器常用的载波频率为38kHz,由发射端使用的455kHz晶振器决定。晶振应在发射端进行整数分频,分频指数一般为12,因此455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遥控系统选择36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率决定。

  红外遥控器的特点是不影响周围环境和其他电气设备。由于不能通过墙壁,不同房间的家用电器可以使用通用控制器而不相互影响;电路调节简单,只要给出的电路连接正确,一般不需要任何调试;易于编写和解码,可进行多路遥控。

  因为每个制造商都生产了大量的红外遥控专用集成电路,所以他们可以在必要时跟随地图。因此,红外遥控已广泛应用于家用电器和室内近距离(小于10米)遥控中。

  红外遥控系统由多路控制

  多路控制的红外发射部分通常有许多按钮,代表不同的控制功能。当发射器按下某个按钮时,接收器有不同的导出状态。接收器的输出状态大致可分为五种方式:脉冲、电平、自锁、互锁和数据。“脉冲”导出是指当按下发射器按钮时,接收器对应的输出器导出“有效脉冲”,总宽度一般在100ms左右。“电平”导出是指当发射器按下按钮时,接收器对应的输出器导出“有效电平”。当发射器松开按钮时,接收器的“有效电平”消失。这里的“有效脉冲”和“有效电平”可能是高或低,这取决于相应导出脚的静态情况。如果静态时间较低,则“高”有效;如果静态时间较高,则“低”有效。在大多数情况下,“高”是有效的。

  “自锁”导出是指发射器每次按下一个按钮,接收器对应的输出端都会改变状态,即原来的高电平变成低电频,原来的低电频变成高电平。该导出适用于电源开关、静音控制等。有时,这种导出形式也被称为“相反”。


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