Бесконтактный оптический датчик использующий пропадание луча.
Фотодиод является потенциально широкополосным приемником. Этим обуславливается его повсеместное применение и популярность. Принцип работы фотореле, конечно, знаком всем, а принцип работы фотодатчиков в копировальных аппаратах и принтерах тот же. 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. На этой основе создаются датчики для различных расстояний.
Рис. 1. Фотодатчик.
Существуют датчики, улавливающие ИК излучение или обычный дневной свет. Принцип работы у них один и тот же. Когда фоторезистор (фотодиод) освещает луч (рис. 1), 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 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).
а)
б)
в)
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 АОРС113А (и АОР113А) — 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 (рис. 2-в) 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.
Версия сайта для слабовидящих