光电接近开关电路.docx

图1感测开关(N.O型)动作若是N.C型，则动作相反，远离为ON，靠近为OFF。各种不同感测组件，(光电，磁感测，超音波……)都可以当近接开关的传感器。至于开关接点的型式，有晶体管接点，金属接点和可控硅接点。目前我们要谈的产品，是以光电组件当感测头，所以必须有一个光发射器和一个光接收器，我它们并列安装，由物体靠近时把发射光反射回来，接收端所得到的反射量的大小，代表物体的远近。

图2光电接近开关方块图一般感测用书所介绍的光学近接式开关实习线路，大都采用直流驱动(像光遮断器的接法)，虽然方便实习进行。但却是不负责任的做法或经验不足。因近接开关乃以发射光经物体反射接收来判断。若一直流驱动，则任何光源变化或阴影都会被接收，而造成不确定的错误动作。所以真正的光学式近接开关，采用红外线波长的发光二极管和光敏三极管外，最重要的是：以交流驱动(而非直流驱动)，由振荡器产生固定频率f0的信号，经电流放大，去驱动发光二极管，便能发出频率为f0的光脉波。接收端所接到的信号，可能有任何光源的变化，但经过中心频率为0f的带通滤波器，滤除f0以外的信号后，只有与f0频率相同的信号被放大。而其电压的大小将随距离的远近而改变。经放大后的交流信号(频率为f0)，若加以整流，便能把交流变成直流，就能很方便地用电压比较器加以判断，最后才控制开关的ON和OFF。2.电路分析

图3光学式接近开关电路分析(1)振荡器：OP1任何能够产生方波，脉波或正玄波的电路，都可以当本单元的振荡器。目前我们使用OP1当做方波振荡电路，并由R和C来决定振荡频率f0的大小。若C=0.1μF，R=4.55kΩ，便能得到f0=kHz的方波。而这个振荡电路我们可以由GS-03完成之。
图4GS-03改装成振荡器图4中，决定振荡频率的R和C，已知C=0.1μF，R=RVA和(10k+RV3)并联，若RV3调成0Ω，则=(20k可变电阻)//(10kΩ固定电阻)，调RVA能得到R=4.55kΩ……RVA=8.34kΩ时※也可以用一个8.2k的电阻取代RVA(2)电流放大：Q1
图5电流放大的说明事实上近接开关侦测的距离都非常短，大都在10mm(1公分)以内，可以不必加电流放大级。但我们希望把光发射的强度增大，使发射距离增长，那么就可以把这些电路也当成红外线遥控开关来使用。
图6红外线遥控应用把反射组态，变成对设组态的安排便成了红外线遥控电路。此时除了可以当遥控开关外，也可以当远距离的光遮断器使用。判断有没有物体通过，或拿来当防盗感应器，侦测有没有入侵者。(3)带通滤波器：OP2OP2配合一些电阻与电容组成带通滤波器，目前设计成中心频率为1kHz。
图7带通滤波器特性说明简言之，带通滤波器乃抑制中心频率f0以外的信号，即消除其它频率(被视为杂讯)的干扰。只让1kHz的信号通过。(4)信号放大：OP3OP3只是一个普通的相反放大器，把带通滤波器所得到1kHz的信号加以放大，以利往后的电压比较和判断。OP3的电路，可以拿GS-03~GS-06来完成。(5)整流电路：D2
图8半波整流与滤波当物体越近时，OP3的输出电压V03越大，当电压足以让二极管导通(约0.7V~1V以上)时，便具有半波整流的功用，再加上CF滤波，便能得到VDC的直流电压。物体靠近VDC上升，物体远离VDC下降。则能以VDC的大小，代表物体的近远。