实训 反射式光电传感器应用

实训反射式光电传感器应用第一页，共十六页，2022年，8月28日【实验目的】

1、掌握反射式光电传感器的工作原理和内部结构。

2、熟悉反射式光电传感器的典型应用电路。第二页，共十六页，2022年，8月28日【反射式光电传感器介绍】反射式光电传感器是将红外发光管和硅光敏三极管等，以相同的方向装在支架上。当红外线发光管通电发光时，光通过被照射物反射到硅光敏三极管窗口上，使硅光敏三极管导通，从而有一定大的电流输出，以此检测物体的有无。适用于光电接近开关、光电自动控制、物体识别等方面，可做医用光电传感器件。第三页，共十六页，2022年，8月28日【实验电路】1第四页，共十六页，2022年，8月28日【实验电路】2反射式光电对管电解电容第五页，共十六页，2022年，8月28日【实验电路】3第六页，共十六页，2022年，8月28日光源驱动方式脉冲驱动：使发光管发出的光线为具有一定频率的脉冲波。采用这种方式除了可以获得峰值很高的光脉冲功率外（即获得较大的检测距离，因为光的传输距离与其功率成正比），还可以对受光器输出采用具有频率选择的交流放大器进行放大，从而减少环境光线和电气噪声的影响，是目前国内外使用最广的一种方式。直流驱动：使发光管发出的光线为不变的直流光，这种方式具有线路简单、响应速度快的特点，目前仅在较短的距离检测中使用，如槽形光电开关。第七页，共十六页，2022年，8月28日放大电路由于光信号很弱，经过光电变化产生的电信号脉冲幅值一般在几mV到几十mV之间，必须经过放大环节放大到足够值才能进行信号处理。光电开关放大器可以由单级或多级放大器组成，大多采用晶体管或集成运算放大器。第八页，共十六页，2022年，8月28日检波电路检波电路的作用是将接收放大后的脉冲信号变为直流信号，然后再通过一个电压比较器电路转换变成高低电平，而后再驱动输出电路工作。这个环节在光电开关设计当中十分重要，开关的许多重要参数都与它紧密相关，如进一步提高开关的抗干扰能力、开关的动作时间，电压比较器的基准电平高度直接影响开关的检测距离以及动作距离的回差等。第九页，共十六页，2022年，8月28日峰值检波电路检波过程实质上就是信号源通过二极管向电容C充电和电容对电阻R放电的过程，充电时间常数为，为二极管正向导通电阻。放电时间常数为RC，通常，因此对C而言充电快，放电慢。经过若干个周期后，检波器的输出电压在充放电过程中逐步建立起来。该电压对二极管D形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流通角很小。当C充放电达到动态平衡后，按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，从而将放大后的脉冲信号变为了直流信号。第十页，共十六页，2022年，8月28日输出电路检波电路输出直流信号的大小反映了反射光信号的强弱，将其与基准电压比较并控制发光二极管的亮灭，可判断有无反射体或者是否经过黑线等情形。-第十一页，共十六页，2022年，8月28日入射光信号反射光信号电路波形第十二页，共十六页，2022年，8月28日【反射式光电传感器使用注意事项】1·反射取样式光电传感器的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光，接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到计数的目的。所以在选择工作点、安装及使用中最关健的一点是接收管必须工作于截止区和饱和区。

2·使用中光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面必须保持平行，这样光电传感器的转换效率最高。

3·光电传感器的前端面与反光板的距离保持在规定的范围内。

4·光电传感器必须安装在没有强光直接照射处，因强光中的红外光将影响接收管的正常工作。

5·光电传感器的红外发射管的电流在2～10mA之间时发光强度与电流的线性最佳，所以在电流取值一般不超过这个范围，若取值太大发射管的光衰也大长时间工作影响寿命；若在电池供电的情况下电流取值应小，此时抗干扰性下降，在结构设计时应考虑这点，尽量避免外界光干扰等不利因素。

6·光电传感器在具体的工作环境中最佳工作状态的参数选择方法：根据实际的检测距离选取光电传感器的型号。

第十三页，共十六页，2022年，8月28日LM358内部结构

LM358内部包括有两个独立的、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。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。第十四页，共十六页，2022年，8月28日【实验步骤】

熟悉555、358等器件原理及各个管脚的分布。合理布局万用板上的各个元件。焊接电路，检查无误后通电测试。利用示波器观察各部分电路的输出波形。测试LED灯在光电传感器经过不同反射体时的发光情况。

第十五页，共十六页，2022年，8月28日峰值检波电路工作原理：(1)当

Vi＞Vo时，集成运放输出

V‘为正值，故二极管

D导通，

因此输出电流经

D对电容器

C充电，一直充至与输入

Vi相等

的电压

(当

D导通时，此电路作用如一