光電開關(guān)屬于無接觸測量傳感器,，其檢測距離范圍比較寬,，在計數(shù)、測距和行程控制等許多測控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,。但是,，光電傳感器的輸出信號與發(fā)光管的強(qiáng)度有關(guān),，與發(fā)光管和接收管的距離有關(guān)，與外來干擾光也有關(guān),。因此使用每一個光電開關(guān)時,，必須首先調(diào)整接收電路的靈敏度，才能保證光電開關(guān)工作于最佳狀態(tài),。
本文介紹了一種高可靠性的光電開關(guān)電路,，帶有穩(wěn)頻調(diào)制光以抗各種干擾，具有大功率驅(qū)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(jī)的高抗干擾能力。
本電路由發(fā)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(diào)整，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,，在反射式或?qū)ι涫焦怆婇_關(guān)中均可應(yīng)用,。
1 發(fā)光電路
圖1 給出了一個具有大功率輸出的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，它具有發(fā)射15kHz 調(diào)制光的能力,。
圖1 發(fā)光二極管的大功率驅(qū)動器
第一級4001 為單脈沖發(fā)生器,，可以人工按鍵輸出檢測脈沖，用于故障維修,。
為了穩(wěn)定被調(diào)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(nèi)部有多級分頻器,。對于1M 晶振來說，經(jīng)過4 060 的六次分頻,，可以得到頻率穩(wěn)定的151625kHz 的方波,，再通過功率場效應(yīng)管的電流放大，就可以同時驅(qū)動上百個發(fā)光二極管同時發(fā)光,。
2 帶自動增益控制的光電開關(guān)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(jìn)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(fù)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(qiáng)時,， T3 集電極信號有變強(qiáng)趨勢，導(dǎo)致光電三極管T2 基極的直流工作點電壓下降,，從而使T2 和T3 的交流輸出均減小,。因此，這個負(fù)反饋系統(tǒng)將使T3 的交流輸出信號在很大范圍內(nèi)與T2 得到的光強(qiáng)大小幾乎無關(guān),?？芍摻邮针娐吩谳斎牍獍l(fā)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(nèi)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(diào)整,。二極管D1 和電容C14組成檢波電路，可以從151625kHz 信號上解調(diào)出包絡(luò)信號,。上述兩部分電路可以濾除陽光,、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(guān)的臨界抖動現(xiàn)象，避免光電開關(guān)的誤翻現(xiàn)象,。最后,，光電開關(guān)的輸出狀態(tài)由發(fā)光二極管D2顯示。
3 實驗數(shù)據(jù)
表1 為實驗測得的數(shù)據(jù),。發(fā)光管和接收管之間正面相對,， 兩者之間無聚焦光學(xué)元件。用有無遮光對整機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行測試,。由表可知,，兩管表面之間的相對距離在015～170mm范圍內(nèi)，無需調(diào)整靈敏度都能正常工作,。
表1 光電開關(guān)整機(jī)實驗數(shù)據(jù)
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(xiàn)為接收管不會飽和,，抗干擾性極強(qiáng),。倘要加大工作距離,，應(yīng)加入光學(xué)透鏡；在2m以上光射距離時,，可用半導(dǎo)體激光二極管作調(diào)制光源,。
4 結(jié)束語
本文所介紹的高級光電開關(guān)電路具有如下特點：
由于負(fù)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(diào)制和解調(diào)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(guān)進(jìn)行消抖,。
由于電路盡量采用集成電路，特別是大功率FET 的應(yīng)用,，使本文所介紹的電路更適于陣列式光電開關(guān)應(yīng)用的場合,。
由于采用了AGC 電路，導(dǎo)致了接收靈敏度幾乎無需調(diào)整,。
本文所介紹的電路,，在100 條微小產(chǎn)品的自動生產(chǎn)線上進(jìn)行聯(lián)合精確計數(shù)，取得良好效果,。