Схемы фотодатчиков в копировальных аппаратах.

Схемы фотодатчиков в копировальных аппаратах.

Бесконтактный оптический датчик, использующий пропадание луча.

Фотодиод является потенциально широкополосным прием­ником. Этим обуславливается его повсеместное применение и популярность.

Принцип работы фотодатчиков в копировальных аппаратах такой же, как у фотореле. Оптический излучатель создает луч, на расстоянии от него фотоприемник принимает луч. Как только луч пропадает — кто-то пересекает барьер, например «флажок», поднятый движущимся листом бумаги — срабатывает схема автоматики (рис. 1). На этой основе создаются дат­чики для различных расстояний. Существуют датчики, улавливающие ИК излучение или обычный дневной свет. Принцип работы у них один и тот же.

Рис. 1.  Фотодатчик

Когда фоторезистор (фотодиод) освещает луч, каскад на составном транзисторе открыт, и постоянное напряжение на кол­лекторе стремится к нулю. Когда луч пропадает, освещенность фотоприемника снижается, транзисторы закрываются, и на выхо­де появляется высокий уровень напряжения, который управляет дальнейшей схемой автоматики. Такое схемотехническое реше­ние отличается от приведенных выше вариантов индуктивных датчиков в лучшую сторону своим быстродействием.

Бесконтактный оптический датчик, использующий отраженный луч

На рис. 2,а показана блок-схема, построенная по прин­ципу «эхолота». Есть такой прибор, замеряющий глубину и рас­стояние в воде до других объектов. В «эхолоте» излучением являются звуковые колебания с различной длиной, волны.

Принцип действия датчика следующий: от передатчика сигналов  (блок 1)  луч  уходит  в  пространство.   В   плоскости параллельно передатчику и под углом к нему расположены фо­топриемники (блок 2), также обращенные в пространство. При отсутствии отражающего объекта энергия, излучаемая светодиодом, рассеивается, не попадая на чувствительную поверх­ность фотоприемников. При появлении объекта в пределах действия активного излучения световой отраженный луч улав­ливается одним или несколькими датчиками-приемниками, вследствие этого от фотоприемника на управляющую схему по­ступает импульс. Расстояние от излучателя сигнала до прием­ника (датчика) в плоскости излучения не должно превышать 4...5 сантиметров. Однако, если в качестве объекта-отражателя использовать зеркальную поверхность (даже без фокусирую­щей линзы) с радиусом кривизны 50...80 мм, то устройство мо­жет эффективно срабатывать на расстоянии до отражающего объекта до 25 см. Принципиальная   схема   датчика показана   на рис. 2, б).

Рис. 2.     Оптический датчик

Датчик (оптрон АОРС113А — оптопара с открытым оптическим каналом, в данной схеме его излучающие светодиоды и принимающие фоторезисторы вклю­чены параллельно) монтируется на одну из стенок. Аноды излучающих диодов внутри корпуса оптрона объе­динены и имеют общий вывод 8. Корпус АОР113А и АОРС113А — металлический, с шестнадцатью выводами, на основе керамиче­ской подложки, типа «планар», со стеклянным окном. Это позво­ляет упростить монтаж к ровной контролируемой поверхности. Отличие АОР113А от АОРС113А в том, что в составе АОРС113А находятся два идентичных приемо-передатчика (по­добные одному в АОР113А). Оптрон АОРС113А позволяет контролировать соответственно две координаты и включать дифференциальные фотоприемники последовательно либо па­раллельно. В схеме управления должна быть преду­смотрена задержка подачи сигнала тревоги (таймер) для того, чтобы исключить ложные срабатывания системы.

Отраженный сигнал датчика, соот­ветственно, изменяет сопротивление фоторезисторов в корпусе оптрона с открытым оптическим каналом. Это приводит к измене­нию режима составного транзистора и появлению импульса тока на выходе. Так же как и в первом случае, фотоприемники (фото­резисторы) подключаются параллельно (их общее сопротивление при световом воздействии уменьшается быстрее — происходит увеличение чувствительности узла). Когда отражающего сигнала нет — суммарное сопротивление фоторезисторов оптрона высо­кое, порядка сотни кОм. На выходе схемы напряжение стремится к нулю относительно отрицательного полюса источника питания. Отраженное световое излучение уменьшит суммарное сопротив­ление фоторезисторов и откроет VT1, VT2. На выходе схемы поя­вится напряжение высокого уровня, почти равное напряжению питания. Регулировка чувствительности схемы осуществляется переменным резистором R1, который следует выбрать с линей­ной характеристикой. С выхода схемы управляющий сигнал мож­но подавать на компаратор, сравнивающий базовое напряжение с входным (собранный по любой стандартной схеме, например на К521САЗ). Компаратор на своем выходе выдаст постоянный поло­жительный сигнал при изменении напряжения на его входе. Сиг­нал с выхода компаратора через любой транзисторный ключ включит исполнительное реле, которое своими контактами замк­нет цепь нагрузки.