Датчики с открытым оптическим каналом в схемах на МК

May 11, 2011 by admin Комментировать »

Датчики с открытым оптическим каналом можно рассматривать как оптопары, у которых световой поток между излучателем и приёмником проходит вне корпуса. У пользователя появляется возможность перекрывать световой поток непрозрачной заслонкой и в ответ видеть на выходе фотоприёмника перепад уровней. По такому принципу работают механические компьютерные мыши.

Различают датчики перекрытия светового потока (излучатель напротив приёмника) и датчики отражения светового луча (излучатель и приёмник находятся в одной плоскости). Внутри датчиков с открытым оптическим каналом могут находиться интегральные усилители и сложные транзисторные формирователи.

Типовые параметры щелевых оптопар фирмы Vishay: устойчивое перекрытие светового потока при расстоянии 2…5 мм, транзисторный ключ на выходе, время включения 1…20 мкс, время выключения 3…30 мкс.

На Рис. 3.58, а…о показаны схемы подключения датчиков с открытым оптическим каналом к МК.

а)        пара «излучатель-приёмник» HLJ, ^L/должна работать в одном диапазоне длин волн, например, световом, инфракрасном или ультрафиолетовом. Можно использовать светодиоды и фототранзисторы от компьютерной мыши;

б)        цветочувствительный фотоприёмник DA1 имеет внутри фотодиод и трансимпедансный усилитель. Напряжение на входе АЦП МК разное в зависимости от цвета светодиода HLI\

 

 

в)  вместо внутреннего «pull-up» резистора МК можно поставить внешний резистор R2 (показан пунктиром). Замена фотодиода BLI — ФД263;

г)  стандартное подключение малогабаритного датчика отражения VU1 (фирма Fairchild), ра- ботаюидего в инфракрасном диапазоне длин волн 950 нм;

д)  светодиод HL1 — сверхъяркий. Подбором резистора /?2добиваются того, чтобы фототранзистор BL1 не открывался при попадании на него солнечного света;

е)  компаратор на ОУ DA1 повышает точность фиксации в момент перекрытия светового потока между излучателем HL1 и фотоприёмником BL1\

ж) детектор резкой смены освешённости фотодатчика BL1 на медленные изменения не реагирует. Ключ на транзисторе VT1 закрывается по отрицательному фронту продифференцированных импульсов, поступаюших на его базу через разделительный конденсатор С/;

з)  использование фоторезистора в качестве приёмника открытого светового потока. Конденсаторы С/, С2 соединяются последовательно и встречно (эквивалент неполярного конденсатора), чтобы обеспечить регистрацию сверхнизкочастотных сигналов;

 

Рис. 3.58. Схемы подключения датчиков с открытым оптическим каналом к МК

{продолжение):

и) микросхема DAI генерирует сигнал на выводе 5, который приходит на транзистор VT1, модулирует световой поток HL1 и через оптический канал BL1 поступает обратно на вывод 3. Внутри микросхемы DA1 сигнал фильтруется в узкой полосе и выдаётся на МК с вывода 8. Частота генерации DA1 определяется по формуле F^)\Гlx\ = 1 /(1.1-/?5[Ом| С4|пФ|). Конденсатор С2 определяет полосу захвата. Пара «излучатель-приёмник» должна иметь быстродействие, достаточное для работы на частоте не ниже, чем f;, (обычно единицы-десятки килогерц). Достоинство схемы заключается в высокой достоверности срабатывания датчика;

к) в зависимости от очерёдности освещения фототранзисторов BL1, формируются четыре уровня напряжения в диапазоне 0…+2.5 В (резисторы R1…R3). Измерение этих напряжений осуществляется внутренним АЦП МК. Разрешает работу устройства НИЗКИЙ уровень с выхода М К, что повышает экономичность по току в паузах;

л) ИК-луч отражается от близлежащей поверхности и принимается фототранзистором оптопары VUL Функциональное назначение, расчётные формулы и принцип работы микросхемы Z)/4/ (фирма National Semiconductor) аналогичны Рис. 3.58, и;

м) аналогичнРис. 3.58, к, но формируются восемь уровней напряжения от трёх излучателей HL1…HL3. Резистором /?J выставляется начальное напряжение при закрытых транзисторах;

Рис. 3.58. Схемы подключения датчиков с открытым оптическим каналом к МК {окончание): н) если световой поток перекрыт заслонкой, то транзисторы BL1, КГ/закрыты и через светодиод HL1 протекает низкий ток, определяемый резистором RL Если свет проходит без преград, то открываются транзисторы BL1, VT1 и параллельно резистору RI подключается резистор R3, вызывая увеличение тока через светодиод HLL Достоинство схемы — экономичность по току;

о) цепочка /?/, С/ удаляет короткие ложные импульсы, возникающие на фронтах сигнала в момент перекрытия светового потока оптодатчика, состоящего из элементов HL1, BLL

 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты