光電探測(cè)器件典型應(yīng)用

1、長(zhǎng)度量光電測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例長(zhǎng)度量光電測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例一、一、 小尺寸的檢測(cè)小尺寸的檢測(cè)小尺寸的檢測(cè)是指待測(cè)物體可與光電器件尺寸相比擬的場(chǎng)合。小尺寸的檢測(cè)是指待測(cè)物體可與光電器件尺寸相比擬的場(chǎng)合。信號(hào)處理信號(hào)處理計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)顯顯示示控制器控制器L Ln np pnpfapnL) 1(式中式中: : f f透鏡焦距透鏡焦距 a a物距物距b b 像距像距 放大倍率放大倍率n n 像元數(shù)像元數(shù) p p像元間距像元間距測(cè)量原理測(cè)量原理長(zhǎng)度量光電測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例長(zhǎng)度量光電測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例二二 、鋼板寬度的非接觸自動(dòng)測(cè)量、鋼板寬度的非接觸自動(dòng)測(cè)量 （大尺寸檢測(cè)）（大尺寸檢測(cè)） 如圖如圖10-110-1所示為采用所示為

2、采用兩個(gè)線陣兩個(gè)線陣CCDCCD圖像傳感器對(duì)圖像傳感器對(duì)鋼板寬度進(jìn)行非接觸自動(dòng)測(cè)鋼板寬度進(jìn)行非接觸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)原理圖。量系統(tǒng)原理圖。探測(cè)器探測(cè)器1 1與與探測(cè)器探測(cè)器2 2分別安裝在同一個(gè)分別安裝在同一個(gè)支撐架的兩端，支撐架的兩端，它們的中心它們的中心距（如圖所示）為距（如圖所示）為l l0 0。 公稱尺寸公稱尺寸L0右右LXIS121左左LLIS2 LL（或（或LX）=np 寬度測(cè)量原理寬度測(cè)量原理 穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源1 1與與2 2發(fā)出的光使被測(cè)鋼板的發(fā)出的光使被測(cè)鋼板的邊沿邊沿能夠被能夠被成像成像物鏡清楚地物鏡清楚地成像成像在兩個(gè)線陣在兩個(gè)線陣CCDCCD的像敏面上。的

3、像敏面上。CCD1CCD1與與CCD2CCD2在同步脈沖的驅(qū)動(dòng)下分別輸出信號(hào)在同步脈沖的驅(qū)動(dòng)下分別輸出信號(hào)U1U1與與U2U2。經(jīng)二值。經(jīng)二值化處理或化處理或A/DA/D轉(zhuǎn)換再提取邊界得到二值化信號(hào)轉(zhuǎn)換再提取邊界得到二值化信號(hào)D1D1與與D2D2。D1D1的下降的下降沿對(duì)應(yīng)于沿對(duì)應(yīng)于CCD1CCD1的第的第N1N1個(gè)像敏單元，個(gè)像敏單元，D2D2的上升沿對(duì)應(yīng)于的上升沿對(duì)應(yīng)于 CCD2CCD2的第的第N N2 2個(gè)像敏單元，它們又分別表示鋼板邊緣的像在個(gè)像敏單元，它們又分別表示鋼板邊緣的像在CCD1CCD1與與CCD2CCD2像敏像敏面上的位置。鋼板的寬度的計(jì)算公式為：面上的位置。鋼板的寬度的計(jì)

4、算公式為： )(2021010SNSNlL式中，式中，1 1與與2 2分別為兩個(gè)探測(cè)器光學(xué)成像物鏡的橫向放大倍率，分別為兩個(gè)探測(cè)器光學(xué)成像物鏡的橫向放大倍率，S S0 0為為CCDCCD像敏單元長(zhǎng)，式中的正負(fù)號(hào)要根據(jù)像敏單元長(zhǎng)，式中的正負(fù)號(hào)要根據(jù)CCDCCD的安裝方向確定。的安裝方向確定。 鋼板寬度的測(cè)量范圍與兩探測(cè)器的中心距鋼板寬度的測(cè)量范圍與兩探測(cè)器的中心距l(xiāng)0有關(guān)，即與探有關(guān)，即與探測(cè)器安裝架的調(diào)整與鎖定方式有關(guān)。鋼板的寬度測(cè)器安裝架的調(diào)整與鎖定方式有關(guān)。鋼板的寬度L L直接與直接與l0有關(guān)，有關(guān)，若若l0可以大范圍的調(diào)整與鎖定，系統(tǒng)的測(cè)量范圍將會(huì)很大。另可以大范圍的調(diào)整與鎖定，系統(tǒng)的測(cè)

5、量范圍將會(huì)很大。另外，寬度的測(cè)量范圍還與兩探測(cè)器成像物鏡的橫向放大倍率外，寬度的測(cè)量范圍還與兩探測(cè)器成像物鏡的橫向放大倍率1 1與與2 2有關(guān)，與所選用的有關(guān)，與所選用的CCDCCD像敏單元長(zhǎng)及像元數(shù)像敏單元長(zhǎng)及像元數(shù)N N等參數(shù)有關(guān)。等參數(shù)有關(guān)。 （2 2） 測(cè)量精度測(cè)量精度 220110NSNSL顯然，測(cè)量精度與顯然，測(cè)量精度與CCDCCD的像元長(zhǎng)度的像元長(zhǎng)度S S0 0、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率等參等參數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。 2.2.測(cè)量范圍與測(cè)量精度測(cè)量范圍與測(cè)量精度（1 1）測(cè)量范圍）測(cè)量范圍 )(2021010SNSNlL3.3.測(cè)量速度測(cè)量速度 線陣線陣CCDCCD測(cè)量周

6、期為其轉(zhuǎn)移脈沖測(cè)量周期為其轉(zhuǎn)移脈沖SHSH的周期的周期T T，它由所選線陣，它由所選線陣CCDCCD的像元數(shù)的像元數(shù)N N及驅(qū)動(dòng)頻率及驅(qū)動(dòng)頻率f f決定，決定，fNNT)(d式中，式中，N Nd d為大于線陣為大于線陣CCDCCD虛設(shè)單元的任意數(shù)（由設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器者決虛設(shè)單元的任意數(shù)（由設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器者決定）。顯然，定）。顯然，N N與與N Nd d值越大，值越大，SHSH的周期的周期T T越長(zhǎng)，而提高驅(qū)動(dòng)頻率越長(zhǎng)，而提高驅(qū)動(dòng)頻率f f將縮短將縮短SHSH的周期的周期T T，提高測(cè)量速度。，提高測(cè)量速度。若驅(qū)動(dòng)頻率為數(shù)若驅(qū)動(dòng)頻率為數(shù)MHzMHz，測(cè)量周期常為，測(cè)量周期常為msms量級(jí)。量級(jí)。三三 板材

7、定長(zhǎng)剪切系統(tǒng)板材定長(zhǎng)剪切系統(tǒng) 1. 1. 定長(zhǎng)裁剪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定長(zhǎng)裁剪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 在板材（鋼帶、鋁帶、玻璃板、塑料板等板材）的生產(chǎn)、加工在板材（鋼帶、鋁帶、玻璃板、塑料板等板材）的生產(chǎn)、加工過程中，經(jīng)常遇到定長(zhǎng)度的剪切的工作。采用光電非接觸測(cè)量系統(tǒng)過程中，經(jīng)常遇到定長(zhǎng)度的剪切的工作。采用光電非接觸測(cè)量系統(tǒng)可以使板材定長(zhǎng)加工自動(dòng)化，并獲得高精度、高速度、質(zhì)量穩(wěn)定的可以使板材定長(zhǎng)加工自動(dòng)化，并獲得高精度、高速度、質(zhì)量穩(wěn)定的效果。效果。 被裁板材經(jīng)傳動(dòng)輪和從動(dòng)導(dǎo)輪展被裁板材經(jīng)傳動(dòng)輪和從動(dòng)導(dǎo)輪展開，并以一定的速度開，并以一定的速度v v經(jīng)裁減裝經(jīng)裁減裝置置( (剪刀剪刀) )輸送到光電檢測(cè)系統(tǒng)。輸送到光

8、電檢測(cè)系統(tǒng)。光電檢測(cè)系統(tǒng)由光源、光學(xué)成像光電檢測(cè)系統(tǒng)由光源、光學(xué)成像系統(tǒng)系統(tǒng)( (圖中未畫圖中未畫) )和光電器件構(gòu)成。和光電器件構(gòu)成。2. 2. 定長(zhǎng)裁剪原理定長(zhǎng)裁剪原理 當(dāng)板材進(jìn)入光電系統(tǒng)，遮擋光路到一定程度時(shí)，光電器件輸當(dāng)板材進(jìn)入光電系統(tǒng)，遮擋光路到一定程度時(shí)，光電器件輸出的信號(hào)經(jīng)處理系統(tǒng)（圖中省略）后，發(fā)出執(zhí)行命令信號(hào)。剪刀出的信號(hào)經(jīng)處理系統(tǒng)（圖中省略）后，發(fā)出執(zhí)行命令信號(hào)。剪刀在裁剪控制系統(tǒng)接受執(zhí)行命令操作裁剪系統(tǒng)執(zhí)行裁剪動(dòng)作。在裁剪控制系統(tǒng)接受執(zhí)行命令操作裁剪系統(tǒng)執(zhí)行裁剪動(dòng)作。 設(shè)光電系統(tǒng)的中心安裝在距裁剪剪刀口設(shè)光電系統(tǒng)的中心安裝在距裁剪剪刀口l l0 0遠(yuǎn)處。當(dāng)被裁板材沿箭遠(yuǎn)處

9、。當(dāng)被裁板材沿箭頭所示方向運(yùn)動(dòng)到光電探測(cè)系統(tǒng)的視場(chǎng)內(nèi)，被裁板材邊緣的像成頭所示方向運(yùn)動(dòng)到光電探測(cè)系統(tǒng)的視場(chǎng)內(nèi)，被裁板材邊緣的像成在光電器件的光敏面上，使光電器件輸出的光電流減小，輸出電在光電器件的光敏面上，使光電器件輸出的光電流減小，輸出電壓降低。而且，隨著板材的運(yùn)動(dòng)輸出電壓將越來越小。當(dāng)它減小壓降低。而且，隨著板材的運(yùn)動(dòng)輸出電壓將越來越小。當(dāng)它減小到一定程度，判別電路將到一定程度，判別電路將輸出電壓跳變輸出電壓跳變，使板材的運(yùn)動(dòng)停止，裁使板材的運(yùn)動(dòng)停止，裁剪系統(tǒng)啟動(dòng)，剪刀下落將板材剪掉。剪系統(tǒng)啟動(dòng)，剪刀下落將板材剪掉。 板材被剪掉后，光電器件又被光完全照亮，光電流又恢復(fù)到板材被剪掉后，光電器

10、件又被光完全照亮，光電流又恢復(fù)到最大值，它使剪刀抬起，啟動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)使板材繼續(xù)沿箭頭方向運(yùn)最大值，它使剪刀抬起，啟動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)使板材繼續(xù)沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與裁剪的自動(dòng)控制。動(dòng)。實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與裁剪的自動(dòng)控制。3. 3. 定長(zhǎng)裁剪系統(tǒng)精度分析定長(zhǎng)裁剪系統(tǒng)精度分析 若裁剪系統(tǒng)的光電傳感器采用面積為若裁剪系統(tǒng)的光電傳感器采用面積為S S的的硅光電池（或硅光電二極管），硅光電池（或硅光電二極管），在光敏面在光敏面全全被入射光照射被入射光照射時(shí)，光電流時(shí)，光電流I IL L很大，變換很大，變換電路的輸出為電路的輸出為低電位低電位，用做整形的非門電，用做整形的非門電路輸出為路輸出為高電平高電平。當(dāng)光敏面部分被

11、遮擋時(shí)當(dāng)光敏面部分被遮擋時(shí)，光電流光電流I IL L減少，變換電路的輸出減少，變換電路的輸出電位增高電位增高，當(dāng)它當(dāng)它高于閾值電位高于閾值電位U Uthth值時(shí)，值時(shí)，非門電路輸非門電路輸出將由高變低。出將由高變低。輸出控制傳輸系統(tǒng)和剪刀輸出控制傳輸系統(tǒng)和剪刀動(dòng)作的命令。動(dòng)作的命令。 設(shè)光源所發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后均勻地投射到光電器件上，設(shè)光源所發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后均勻地投射到光電器件上，光敏面上的照度為光敏面上的照度為E E。當(dāng)光電器件為矩形硅光電池時(shí)，它輸出的光。當(dāng)光電器件為矩形硅光電池時(shí)，它輸出的光電流電流I IL L與入射光照度與入射光照度E E的關(guān)系為的關(guān)系為 I IL L= =S S

12、 E A E A （10-410-4）其中，其中，S S矩形硅光電池的靈敏度，矩形硅光電池的靈敏度，A A為光電器件的受光面積，顯然，為光電器件的受光面積，顯然，在被裁板材沒進(jìn)入視場(chǎng)時(shí)為整個(gè)光電器件的光敏面。在被裁板材沒進(jìn)入視場(chǎng)時(shí)為整個(gè)光電器件的光敏面。 當(dāng)被裁板材進(jìn)入視場(chǎng)后，受光面積當(dāng)被裁板材進(jìn)入視場(chǎng)后，受光面積A A將減少，必將引起光電流將減少，必將引起光電流I IL L的下降。考慮硅光電池的靈敏度的下降。考慮硅光電池的靈敏度S S為常數(shù)，光源所發(fā)出的光是穩(wěn)為常數(shù)，光源所發(fā)出的光是穩(wěn)定的，故也是常數(shù)，則，定的，故也是常數(shù)，則，光電流光電流I IL L的變化只與受光面積的變化只與受光面積A

13、A有關(guān)有關(guān)，對(duì)，對(duì)于矩形硅光電池，面積為光電池的寬度于矩形硅光電池，面積為光電池的寬度b b與長(zhǎng)度與長(zhǎng)度L L的乘積，即的乘積，即 I IL=S E b L （10-510-5）被裁板材進(jìn)入視場(chǎng)后，設(shè)光電池被遮擋的長(zhǎng)度為被裁板材進(jìn)入視場(chǎng)后，設(shè)光電池被遮擋的長(zhǎng)度為l l，光電流變?yōu)椋怆娏髯優(yōu)?IL=S E b（L-l） （10-610-6） 顯然，光電流的變化與光電池被遮擋的長(zhǎng)度顯然，光電流的變化與光電池被遮擋的長(zhǎng)度l l有關(guān)，對(duì)式有關(guān)，對(duì)式（10-610-6）取微分得）取微分得 （10-710-7）式中的負(fù)號(hào)表明式中的負(fù)號(hào)表明光電流隨遮擋量的增加而減少。光電流隨遮擋量的增加而減少。 可以推出

14、圖可以推出圖10-510-5中中U U隨遮擋量的變化關(guān)系為隨遮擋量的變化關(guān)系為 U=SE b RL l （10-810-8） 表明，控制精度與反向電路的電壓鑒別量有關(guān)，采用電壓比較器模表明，控制精度與反向電路的電壓鑒別量有關(guān)，采用電壓比較器模塊可以獲得微伏級(jí)的鑒別精度，由式（塊可以獲得微伏級(jí)的鑒別精度，由式（10-810-8）推導(dǎo)的理論控制精度）推導(dǎo)的理論控制精度可以達(dá)到微米量級(jí)。但是，由于光源的穩(wěn)定度和生產(chǎn)環(huán)境（灰塵），可以達(dá)到微米量級(jí)。但是，由于光源的穩(wěn)定度和生產(chǎn)環(huán)境（灰塵），震動(dòng)，背景光等因素的影響可能帶來遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算的誤差。選用震動(dòng)，背景光等因素的影響可能帶來遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算的誤差。選用P

15、SDPSD、線陣列光電二極管器件或線陣、線陣列光電二極管器件或線陣CCDCCD等傳感器為光電探測(cè)器，可等傳感器為光電探測(cè)器，可以克服上述因素帶來的誤差，使實(shí)際控制精度得到提高。以克服上述因素帶來的誤差，使實(shí)際控制精度得到提高。 lEbSILCCDCCD玻管測(cè)控儀玻管測(cè)控儀儀器的技術(shù)要求儀器的技術(shù)要求1.1.測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：20mm20mm28mm28mm2.2.測(cè)量精度：外徑測(cè)量精度：外徑20200.3mm0.3mm，28280.4mm0.4mm； 壁厚壁厚1.21.20.05mm0.05mm，2 20.07mm 0.07mm 3.3.顯示內(nèi)容：實(shí)測(cè)玻管直徑、壁厚、上下偏差及超差報(bào)警。顯示

16、內(nèi)容：實(shí)測(cè)玻管直徑、壁厚、上下偏差及超差報(bào)警。4.4.過程控制：玻管控制速度，吹氣量及合格品篩選控制信號(hào)的過程控制：玻管控制速度，吹氣量及合格品篩選控制信號(hào)的輸出。輸出。儀器的工作原理儀器的工作原理照明照明成成 像像 系系 統(tǒng)統(tǒng)線陣線陣CCDCCD、驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)二值化電路二值化電路微機(jī)數(shù)據(jù)采集微機(jī)數(shù)據(jù)采集接口電路接口電路STDSTD工業(yè)控制工業(yè)控制計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)外徑、壁厚實(shí)測(cè)外徑、壁厚實(shí)測(cè)值及偏差輸出值及偏差輸出外徑、壁厚給定外徑、壁厚給定值、偏差量輸入值、偏差量輸入調(diào)光電源調(diào)光電源玻管玻管控制信號(hào)控制信號(hào)U U（脈沖數(shù)）（脈沖數(shù)）a ab b上壁厚上壁厚下壁厚下壁厚外徑外徑C Cn n1 1n

17、n2 2n n3 30t t外徑外徑C Ca ab b上壁厚：上壁厚： 下壁厚：下壁厚： 外徑：外徑： 放大率放大率光強(qiáng)分布：光強(qiáng)分布：管壁為暗帶，中間部分為亮帶。管壁為暗帶，中間部分為亮帶。pna1pnb3pnnnC321象元的中心距p光電二極管實(shí)際應(yīng)用電路光電二極管實(shí)際應(yīng)用電路自動(dòng)感應(yīng)水龍頭自動(dòng)感應(yīng)水龍頭光控繼電器的應(yīng)用光控繼電器的應(yīng)用光控電焊眼罩原理圖光控電焊眼罩原理圖1 1 光控電焊眼罩光控電焊眼罩當(dāng)液晶屏當(dāng)液晶屏P P不通電時(shí)，液晶是透明的，眼睛可以通過液晶屏不通電時(shí)，液晶是透明的，眼睛可以通過液晶屏看到焊點(diǎn)的情況。當(dāng)液晶屏看到焊點(diǎn)的情況。當(dāng)液晶屏P P通電時(shí)通電時(shí), ,液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)

18、，透光度液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，透光度大大減小。電焊光不會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生危害。圖中，大大減小。電焊光不會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生危害。圖中，RD2 RD2 用來接用來接收電焊強(qiáng)光，收電焊強(qiáng)光，RD1 RD1 用來接收外界自然光。用來接收外界自然光。2 2 汽車車燈全自動(dòng)控制器汽車車燈全自動(dòng)控制器 一般汽車前燈都有強(qiáng)弱二檔，按規(guī)定，汽車在晚上行駛?cè)缫话闫嚽盁舳加袕?qiáng)弱二檔，按規(guī)定，汽車在晚上行駛?cè)缬鰧?duì)面有車駛來，須將車燈打至弱檔，以免對(duì)方司機(jī)眩目遇對(duì)面有車駛來，須將車燈打至弱檔，以免對(duì)方司機(jī)眩目而造成撞車事故。然而，由于種種原因，有些司機(jī)很難做而造成撞車事故。然而，由于種種原因，有些司機(jī)很難做到這一點(diǎn)，因而晚間事故時(shí)有發(fā)生

19、。車燈亮度全自動(dòng)控制到這一點(diǎn)，因而晚間事故時(shí)有發(fā)生。車燈亮度全自動(dòng)控制系統(tǒng)由光電傳感器和單片微機(jī)系統(tǒng)由光電傳感器和單片微機(jī)( (或計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)) ) 系統(tǒng)組成，根系統(tǒng)組成，根據(jù)入射光信號(hào)的不同，自動(dòng)將車燈置于強(qiáng)檔、弱檔或關(guān)閉據(jù)入射光信號(hào)的不同，自動(dòng)將車燈置于強(qiáng)檔、弱檔或關(guān)閉狀態(tài)。狀態(tài)。 (1)(1) 白天行駛時(shí)，光電傳感器接收到較強(qiáng)的且強(qiáng)度白天行駛時(shí)，光電傳感器接收到較強(qiáng)的且強(qiáng)度基本不變的光信號(hào)，車燈將關(guān)閉?；静蛔兊墓庑盘?hào)，車燈將關(guān)閉。 (2)(2) 當(dāng)汽車晚上行駛在城市或裝有路燈的馬路上時(shí)，當(dāng)汽車晚上行駛在城市或裝有路燈的馬路上時(shí)，光電傳感器接收到近似于正弦變化規(guī)律的且比較弱的光信光電傳

20、感器接收到近似于正弦變化規(guī)律的且比較弱的光信號(hào)，車燈將開啟在弱檔。號(hào)，車燈將開啟在弱檔。 2 2 汽車車燈全自動(dòng)控制器汽車車燈全自動(dòng)控制器(3)(3) 當(dāng)汽車晚上行駛在郊外時(shí)，光電傳感器接收不到或接收當(dāng)汽車晚上行駛在郊外時(shí)，光電傳感器接收不到或接收到很弱的光信號(hào)，車燈將開啟在強(qiáng)檔。到很弱的光信號(hào)，車燈將開啟在強(qiáng)檔。(4)(4) 當(dāng)對(duì)面有車開來時(shí)，光電傳感器接收到的光信號(hào)強(qiáng)度逐當(dāng)對(duì)面有車開來時(shí)，光電傳感器接收到的光信號(hào)強(qiáng)度逐步增大（說明對(duì)方車正在接近）或強(qiáng)度突然大幅度變小步增大（說明對(duì)方車正在接近）或強(qiáng)度突然大幅度變小（說明對(duì)方已關(guān)閉強(qiáng)光燈），車燈將開啟至弱檔，直到接（說明對(duì)方已關(guān)閉強(qiáng)光燈），車

21、燈將開啟至弱檔，直到接收不到光信號(hào)（說明車已經(jīng)交會(huì)），才重新點(diǎn)亮強(qiáng)光燈。收不到光信號(hào)（說明車已經(jīng)交會(huì)），才重新點(diǎn)亮強(qiáng)光燈。(5)(5) 整個(gè)控制系統(tǒng)電源受汽車電門鑰匙控制，只要汽車發(fā)動(dòng)，整個(gè)控制系統(tǒng)電源受汽車電門鑰匙控制，只要汽車發(fā)動(dòng)，一切進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。一切進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。 2 2 汽車車燈全自動(dòng)控制器汽車車燈全自動(dòng)控制器車燈亮度全自動(dòng)控制原理框圖車燈亮度全自動(dòng)控制原理框圖由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的干擾信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)單片機(jī)由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的干擾信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)單片機(jī)無法工作，故采用了光電隔離器。另外，系統(tǒng)的電源線、控制無法工作，故采用了光電隔離器。另外，系統(tǒng)的電源線、控制線

22、和印刷電路板等都要采取屏蔽措施，減少外界干擾和內(nèi)部噪線和印刷電路板等都要采取屏蔽措施，減少外界干擾和內(nèi)部噪聲。聲。濾去高頻干擾信號(hào)濾去高頻干擾信號(hào)光電報(bào)警（主動(dòng)）光電報(bào)警（主動(dòng)） 光電報(bào)警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種光電報(bào)警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經(jīng)日益增多。有對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入類已經(jīng)日益增多。有對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入侵進(jìn)行的報(bào)警系統(tǒng)，也有對(duì)機(jī)場(chǎng)、重要設(shè)施或危侵進(jìn)行的報(bào)警系統(tǒng)，也有對(duì)機(jī)場(chǎng)、重要設(shè)施或危禁區(qū)域防范進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)。一般說來，被動(dòng)報(bào)禁區(qū)域防范進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)。一般說來，被動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而主動(dòng)主動(dòng)

23、報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一定的保密效果，設(shè)備比較簡(jiǎn)單。定的保密效果，設(shè)備比較簡(jiǎn)單。光電報(bào)警（主動(dòng)）光電報(bào)警（主動(dòng)） 本系統(tǒng)可由圖本系統(tǒng)可由圖1 1所示的五個(gè)部分組成。調(diào)制電源提供紅外所示的五個(gè)部分組成。調(diào)制電源提供紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收調(diào)制光。轉(zhuǎn)換調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收調(diào)制光。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)放大，檢波后控制報(bào)警器。下面對(duì)調(diào)制電源和后的信號(hào)經(jīng)放大，檢波后控制報(bào)警器。下面對(duì)調(diào)制電源和檢波、報(bào)警電路各舉一個(gè)簡(jiǎn)

24、單的例子。檢波、報(bào)警電路各舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。調(diào)制電源紅外發(fā)射管光敏二極管放大器報(bào)警電路圖圖1 1 光電報(bào)警原理方框圖光電報(bào)警原理方框圖 1 1、用、用NE555NE555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源。定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源。 NE555NE555集成電路用它構(gòu)成占空比為集成電路用它構(gòu)成占空比為50%50%的多諧振蕩器原理的多諧振蕩器原理圖如圖圖如圖2 2所示。下面對(duì)照電路圖簡(jiǎn)述其工作原理及參數(shù)選所示。下面對(duì)照電路圖簡(jiǎn)述其工作原理及參數(shù)選擇。擇。555NE1234568OVCCV2R1R1CA7D圖圖2 2 多諧振蕩器多諧振蕩器 在前半周期，在前半周期，V VCCCC通過通過R2R2、

25、D D對(duì)對(duì)C1C1充充電，由于二極管電，由于二極管D D的作用，電流不的作用，電流不經(jīng)過經(jīng)過R1R1，因此其充電時(shí)間，因此其充電時(shí)間T1T1為：為： 12121217 . 02ln3231lnCRCRVVVVCRTcccccccc而在后半周期，電容放電時(shí)，二極而在后半周期，電容放電時(shí)，二極管反向電阻無窮大，管反向電阻無窮大，555555內(nèi)部的三極內(nèi)部的三極管導(dǎo)通，電流通過管導(dǎo)通，電流通過R1R1至至7 7腳直接放電，腳直接放電，此時(shí)其放電時(shí)間此時(shí)其放電時(shí)間T2T2為：為：11111127 . 02ln3231lnCRCRVVVVCRTcccccccc555NE1234568OVCCV2R1R1

26、CA7D 當(dāng)當(dāng)A A點(diǎn)電壓上升到上限閾值電壓（約點(diǎn)電壓上升到上限閾值電壓（約2V2VCCCC/3/3）時(shí)，定時(shí)器）時(shí)，定時(shí)器輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。這時(shí)，輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。這時(shí)，A A點(diǎn)電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)點(diǎn)電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)律下降。當(dāng)A A點(diǎn)下降到下限閾值電壓（約點(diǎn)下降到下限閾值電壓（約V VCCCC/3/3）時(shí)，定時(shí)）時(shí)，定時(shí)器輸出又變成高電平，調(diào)整器輸出又變成高電平，調(diào)整R1 R1 、R2R2的電阻值得到嚴(yán)格的的電阻值得到嚴(yán)格的方波輸出。當(dāng)方波輸出。當(dāng)R1=R2R1=R2時(shí)，輸出為方波信號(hào)。其輸出頻率為：時(shí)，輸出為方波信號(hào)。其輸出頻率為：2ln2111121CRTTf1uF.

27、0CK.RK.R1216565，ZKHCRf3 . 1244. 111555NE1234568OVCCV2R1R1CA7D 用用NE555NE555組成振蕩器來驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管組成振蕩器來驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管BT401BT401時(shí)，由于紅外時(shí)，由于紅外發(fā)光管發(fā)光管BT401BT401的工作電流在的工作電流在30mA30mA以上，因此一定加一個(gè)三以上，因此一定加一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)電路。使輸出電流大于或等于紅外發(fā)光管的最小極管驅(qū)動(dòng)電路。使輸出電流大于或等于紅外發(fā)光管的最小工作電流。其驅(qū)動(dòng)電路的參考電路圖如下圖工作電流。其驅(qū)動(dòng)電路的參考電路圖如下圖3 3：圖圖3 3 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路 2 2、信號(hào)放大及報(bào)警用參

28、考電路原理、信號(hào)放大及報(bào)警用參考電路原理 先用先用 構(gòu)成一個(gè)放大電路，將光敏二極管所接收的構(gòu)成一個(gè)放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號(hào)放大。再用電流信號(hào)放大。再用 構(gòu)成一個(gè)比較器，放大器的構(gòu)成一個(gè)比較器，放大器的正端加正端加2V2V左右偏壓，負(fù)端加信號(hào)電壓。當(dāng)光線未阻斷時(shí)，左右偏壓，負(fù)端加信號(hào)電壓。當(dāng)光線未阻斷時(shí)，從放大器來的交流信號(hào)經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)從放大器來的交流信號(hào)經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)RCRC低通濾低通濾波器后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于波器后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于或等于正輸入端電位。則放大器輸出電壓近似為零，或等于正輸入端電位。則放大器輸出

29、電壓近似為零，LEDLED管管截止，當(dāng)光線被阻斷時(shí)，信號(hào)消失。放大器只有正端加正截止，當(dāng)光線被阻斷時(shí)，信號(hào)消失。放大器只有正端加正電壓，輸出為正電壓，電壓，輸出為正電壓，LEDLED指示管導(dǎo)通發(fā)出紅色光（或發(fā)聲）指示管導(dǎo)通發(fā)出紅色光（或發(fā)聲）以示報(bào)警。電阻是以示報(bào)警。電阻是LEDLED限流電阻。限流電阻。35321LF35321LF圖圖4 4 報(bào)警用參考電路報(bào)警用參考電路-V+V186R17RLEDR13VV57光敏二極管R8ER56R4D1C12R2R335321LF35321LF 參考參數(shù)值：參考參數(shù)值： R1R1：1K R21K R2：1K1K R3R3：120K R4120K R4：68K68K R5R5：1K R61K R6：5.6K5.6K R7R7：2. 2K R82. 2K R8：1K1K C1C1：10uF 10uF 紅外光電聲光報(bào)警參考電路紅外光電聲光報(bào)警參考電路2 248762153V+(+5V)R12.2kR251kC10.2uFR339DHG413NE555圖圖1 1 發(fā)光電路發(fā)光電路V+(+5V)R26.2