Prensip operasyon detèktè optik yo montre sikwi debaz yon detèktè optik nan Figi 2-2.1(a). Anòd ki ap dirije a konekte ak liy elektrik VCC atravè rezistans RE epi katod la chita. Forward aktyèl IF ap koule tankou dlo nan dirije a epi li emèt limyè enfrawouj ki pa vizib nan je a. Pèseptè a nan yon tranzistò foto konekte ak liy elektrik VCC a atravè rezistans RL ak emeteur a se tè. Pli lwen, pèseptè a dwe konekte nan tèminal la opinyon nan yon konparatè oswa IC nan pwochen etap la. Limyè emèt ak detekte aparèy yo ranje jan yo montre nan Figi 2-2.1 (b). Lè yon plak koupe limyè, se sa ki, yon sib yo dwe detekte vini ant emeteur a ak detektè tranzistò foto a etenn ak potansyèl la nan pèseptè a leve. Nan lòt men an, lè yo retire li tranzistò a vire sou epi pèseptè a potansyèl gout. Nan lòt mo, egzistans yon sibstans detekte ak konvèti nan yon siyal elektrik san yo pa kontakte li. Nòmalman, siyal sa a se antre nan yon sikwi pwosesis siyal siksede nan yon etap pwochen kontwole divès fonksyon periferik.
Figi 2-2.1 - Prensip operasyon detèktè optik
Pwosedi konsepsyon pou sikui detèktè optik Premyèman, jwenn valè RE ak RL. Nan Figi 2-2.1 (a), lè gout vòltaj pi devan nan yon LED se VF, aktyèl IF ap koule tankou dlo nan LED la bay pa: (1) IF=(VCC-VF) / RE epi li nesesè satisfè (2). ) SI=SI (MAX) (Ta=TOPR (MAX)) Soti nan (1) ak (2), RE bay fòmil sa a: (3) SI=(VCC-VF) / SI (MAX) Jan yo kapab wè nan Figi 2-2.2, pi gwo IF se, plis optik pwodiksyon IE yo pral pwodwi ak Se poutèt sa, li nesesè pou kalkile IF (MIN) pa pran fluctuation nan pèt akseptab nan IF ak IE an konsiderasyon apre deside RE. Bon valè RL: Jwenn valè limit siperyè RL Nan Figi 2-2.1(b), lè yon plak koupe limyè andedan, foto elektrik aktyèl IL ki te pwodwi pa emisyon limyè ki soti nan LED la pa koule nan yon foto tranzistò men foto flit. aktyèl IL' ak kouran nwa, Id, sèlman ap koule. Potansyèl VOH nan pèseptè nan moman sa a se: VOH=VCC – RL x (Id +IL') Sepandan, yo sipoze ke aktyèl antre/sòti pou / soti nan pwochen etap la ka neglije.
Figi 2-2.2
Piske Id ogmante rapidman ak ogmantasyon tanperati anbyen jan yo montre nan Figi 2-1.5, sipoze vòltaj opinyon wo nivo pwochen etap la se VIH, li nesesè pou satisfè sa ki annapre yo: VIH< voh="" nan="" ta="Topr" (max)="" rl="(VCC" –="" vih)="" (id="" +="" il="" lè="" sa="" a,="" jwenn="" valè="" limit="" ki="" pi="" ba="" nan="" rl.="" lè="" plak="" koupe="" limyè="" a="" pa="" andedan,="" limyè="" a="" resevwa="" pa="" tranzistò="" foto="" a.="" ak="" kouran="" limyè="" il="" ak="" id="" +="" il'="" ki="" endike="" anwo="" a="" koule="" nan="" tranzistò="" foto="" a.="" nòmalman,="" sof="" si:="" il="Id" +="" il'="" li="" vin="" difisil="" pou="" diskrimine="" egzistans="" yon="" plak="" koupe="" limyè="" nan="" pwen="" de="" vi="" a.="" nan="" rapò="" s/n,="" vol="" potansyèl="" pèseptè="" a="" nan="" moman="" sa="" a="" se="" (4)="" vol="VCC" –="" rl="" (il="" +="" id="" +="" il')="" si="" nou="" sipoze="" vòltaj="" la="" antre="" nan="" nivo="" ki="" ba="" nan="" pwochen="" etap="" la="" se="" vil'="" li="" nesesè="" pou="" satisfè="" (5)="" vil=""> VOL fòmil (4) ak (5) dwe satisfè menm nan valè limit ki pi ba IL. Valè limit ki pi ba IL (MIN) se: IL (MIN). )=CTR (MIN) x Dt x DTa x Dn
Figi 2-1.5
Dt: CTR faktè degradasyon pandan operasyon (Fig. 2-1.7) DTa: CTR varyasyon tanperati (Fig. 2-1.6) Dn: CTR varyasyon soti nan pousyè tè ak pousyè tè Soti nan fòmil (4) ak (5), RL=(VCC – VIL ) / (IL(MIN) + Id + IL') Plis RL pi piti a, se pi kout tan pou chanje an ap vin. KIJAN POU JWENN CARACTÉRISTIQUES COUPLE DE PARÈY EMISYON AK RESEVWA LIMYÈ Nan sa ki annapre yo, yo kalkile karakteristik kouple aparèy ki emèt ak detekte limyè kòm premye konsepsyon pou wè si yo aplikab. Lè sa a, kòm dezyèm etap la yon metòd pou tcheke aktyèl operasyon, elatriye prezante. Karakteristik Konsepsyon Inisyal Coupling pwodwi reprezantan yo montre nan Figi 2-4.1 ~ 2-4.3. Dyagram karakteristik sa yo tankou sa yo se yon ti jan diferan depann sou konbinezon an nan limyè emèt ak detekte aparèy. Anjeneral, lè d> 1 cm oswa plis nan metòd kalkil sa a, karakteristik sa yo ka jwenn apeprè san yo pa envestige yo endividyèlman.
(gòch) Figi 2-4.1 – Karakteristik kouple TLN108 ak TPS601A (adwat) Figi 2-4.2 – Karakteristik kouple TLN105B ak TPS703
Figi 2-4.3 - Karakteristik kouple TLN107A ak TPS608A
Premyèman, li entansite radyan IE (MIN) nan yon aparèy limyè emisyon ak limyè aktyèl IL (MIN) nan yon aparèy detekte limyè dapre kondisyon yo montre nan fèy done a. Kòm entansite radyan IE (mW/sr) ekivalan a ensidans radyan EO (mW/cm2) ki gaye sou yon zòn 1 cm2 nan distans 1 cm, ensidan radyan ki ka jwenn E (aktyèl) nan yon distans d cm yo jwenn pa fòmil sa a: E (aktyèl) ~ IE/d2 (mW/cm2) sipoze ke ensidans la radyan nan yon aparèy detekte limyè nan kondisyon yo sansiblite detekte limyè se E limyè aktyèl IL (aktyèl) nan eta a makonnen se jwenn jan sa a: IL (aktyèl)=IL x (E (aktyèl) / E) Lè aktyèl limyè resevwa a piti anpil epi li difisil pou konsepsyon sikwi dènye etap la, ogmante DC aktyèl la IF nan aparèy la emèt limyè oswa ogmante entansite radyan IE (mW/sr). ) pa batman kè pi devan kouran. Kòm yon egzanp fè yon egzamen nan kondisyon sa yo: Emetè: IE(MIN)=1 mW/sr nan IF=20 mA Detektè: IL (MIN)=20 μA nan E=0.1 mW/cm2, VCE=3V Distans ant Emetè ak Detektè: d=1.5 cm E (aktyèl) (MIN)=IE / d2=1 x (1/1.52)=0.44 mW/cm2 (MIN) IL (aktyèl) (MIN) ~ (E (aktyèl) / E) x IL (MIN)=(0.44 / 0.1) x 20 μA=88 μA Kòm IL (aktyèl) (MIN) se 88 μA, li pa posib pou kondwi TTL dirèkteman, men yon IC C-MOS ka konekte. Lè sa a, pandan ke chaj la sou yon aparèy k ap resevwa limyè yo deside dapre vòltaj ekipman pou, vitès chanje li yo depann fòtman sou valè a chaj epi li nesesè yo tcheke li davans. Aplikasyon sikui detèktè foto Aplikasyon sikui nan enfrawouj dirije Depi pouvwa pwodiksyon Po, nan yon aparèy enfrawouj depann sou ki ap dirije aktyèl la pi devan, SI, estati a On-Off nan pwodiksyon an ka adrese nan kontwòl nan pi devan aktyèl. Metòd ekleraj reprezantan tankou DC ekleraj, elatriye ak prekosyon pou konsepsyon yo eksplike isit la. Montre nan Fig. 3-1.1 se sikwi debaz la pou ekleraj lè yo itilize pouvwa DC. IF nan ka sa a eksprime pa fòmil sa a: IF=(VCC – VF) / R VCC : vòltaj ekipman pou VF : vòltaj avanse nan ki ap dirije IF : avanse aktyèl k ap koule nan LED PHO Lighting Circuit DC
(Agòch a dwat) Figi 3-1.1 – DC Drive inite Figi 3-1.2 – Konstan sikwi kondwi aktyèl Figi 3-1.3 – Multi LED sikwi kondwi
Yo montre nan Fig. 3-1.2 yon kous ki kouvri varyasyon VF yon LED ak tranzistò. IF nan kous sa a eksprime fòmil sa a: IF=(VB – VBE) / R3 VB : vòltaj baz VBE : vòltaj baz ak emetè R3 : rezistans emetè Anplis de sa, li posib pou redwi depandans tanperati pwodiksyon an lè w byen fikse. VBE ak VB nan kous sa a. Lè pouvwa pwodiksyon an ensifizan oswa aparèy k ap resevwa limyè a sitiye twò lwen, li posib pou konplete kous la atravè yon koneksyon seri oswa paralèl jan yo montre nan Fig. 3-1.3. Nan ka sa a, IF=(VCC – nVF) / R (koneksyon seri) IF=(VCC – VF) / R (koneksyon paralèl) AC Kondwi yo montre nan Fig. 3-1.4 yo se sikui debaz yo pou prèske mwatye onn ekleraj AC. . Anjeneral, gen de metòd kondwi. Tou de nan yo sèvi ak yon dyòd pwoteksyon pou pwoteje dirije a kont vòltaj ranvèse. Nan (a), dyod pwoteksyon sa a se kalite vòltaj ranvèse ki koresponn ak vòltaj ekipman pou VCC, ak nan (b), vòltaj ranvèse nan dyod pwoteksyon an ta dwe apeprè de fwa vòltaj la pi devan nan yon dirije enfrawouj.
Nan sikwi ki anwo a, yo itilize yon R konstan ki adapte ak vòltaj nominal la dapre vòltaj ekipman pou VCC. Anplis de sa, R yo chwazi pou li limite a yon valè nominal nan pi devan aktyèl IF nan yon dirije enfrawouj nan yon pwen kote vòltaj la ekipman pou, VCC, vin maksimòm.
Figi 3-1.4 - sikwi kondwi AC
Kondwi batman kè Anpil avantaj yo ka jwenn lè siyal optik la chanje nan limyè batman kè modulation. Yo konsidere sa ki annapre yo: Lè rapò devwa yon siyal modulation batman kè piti, pwodiksyon limyè enstantane nan yon aparèy limyè emèt ogmante, siyal optik la diskriminasyon soti nan limyè anbyen ak amelyorasyon rapò S/N asire. Lè yo itilize yon batri kòm yon sous pouvwa, konsomasyon pouvwa a nan yon aparèy ka redwi ak Se poutèt sa, lavi sèvis batri a pwolonje. Couplage RC ak pwochen etap la nan seksyon k ap resevwa limyè a vin posib epi yo ka evite efè ogmantasyon aktyèl nwa ki soti nan yon ogmantasyon tanperati. Sistèm kondwi batman kè sa a fèt an konbinezon ak TTL oswa C-MOS ak Tr, elatriye. Nan kous yo montre nan Fig. 3-1.5, li nesesè pou peye atansyon sou karakteristik elektrik IOL yon aparèy TTL oswa C-MOS. piske kouran twòp gwo pa ka aplike pou satisfè IF< iol.="" pou="" aplike="" yon="" kouran="" ki="" pi="" wo,="" li="" nesesè="" pou="" sèvi="" ak="" yon="" ic="" tanpon="" ak="" yon="" kapasite="" aktyèl="" pwodiksyon="" segondè="" jan="" yo="" montre="" nan="" fig.="" 3-1.6="" oswa="" enstale="" yon="" tranzistò="" deyò.="" iol="" ak="" vol="" karakteristik="" ttl,="" c-mos="" ak="" tanpon="" ic="" yo="" montre="" pou="">
Figi 3-1.5
Aplikasyon sikui foto tranzistò Sikwi debaz Yon kous debaz pou yon foto tranzistò yo montre nan Fig. 3-2.1 Rezistans chaj RL yo chwazi lè w pran karakteristik tanperati nwa aktyèl la nan foto tranzistò a an konsiderasyon. Si RL a twò gwo, yon foto tranzistò ka vire ON sèlman pa kouran nwa nan tanperati ki wo. Pou egzanp, lè foto tranzistò TPS601A opere nan Ta=100 ° C, aktyèl nwa ka vin sou 100 μA. Lè RL mete nan 50 kW nan VCC=5V, TPS601A konplètman vire nan eta ON pa ogmantasyon nan aktyèl nwa.
Figi 3-2.1 - Sikwi debaz nan foto tranzistò
Awondisman Bias Foto Tranzistò ak Tèminal Baz Efè yon baz ak rezistans emetè RBE sou aktyèl nwa ak kouran limyè yo montre nan Fig. 3-2.2 (a) ak (b). Nòmalman, aktyèl nwa a nan yon foto tranzistò se osi piti ke plizyè nA nan tanperati nòmal epi li posib diminye aktyèl nwa pi lwen pa mete yon rezistans RBE ant baz la ak emeteur kontoune aktyèl flit nan pèseptè a nan pwen junction baz. Si RBE fè twò piti, hFE aparan yon tranzistò foto redwi epi yo pa ka jwenn limyè IL ki nesesè yo, kidonk, yon RBE ki gen plis pase 1 MW apwopriye.
Figi 3-2.2 (a) - Diminisyon nan kouran nwa pa RBE / Figi 3-2.2 (b) - Chanjman nan aktyèl limyè pa RBE
Pli lwen, li posib yo mete pwen an fonksyone nan yon tranzistò foto nan yon nivo apwopriye lè l sèvi avèk tèminal la baz. Linearite nan karakteristik ekleraj limyè-limyè nan ka sa a te amelyore konsiderableman lè yo konpare ak ka a kote aktyèl patipri baz se zewo. Anplis de sa, gen yon metòd patipri kalite senyen yo montre nan figi 3-2.4, ki amelyore estabilite tèmik nan pwen an opere DC eksperimantal, 2 ~ 10 MW konsidere kòm apwopriye pou yon valè RB. Sa a se aplike prèske tout limyè aktyèl IL nan yon fotodyode nan pèseptè a ak pwen junction baz nan baz la nan yon tranzistò foto pa ogmante enpedans nan baz la.
Figi 3-2.4 (b) - Metòd patipri tip Bleeder
Tanperati Konpansasyon Awondisman Limyè aktyèl IL la ak aktyèl nwa Id yon foto tranzistò gen yon koyefisyan tanperati pozitif. An patikilye, aktyèl nwa ogmante eksponansyèlman jan yo montre nan fich done teknik endividyèl yo. Se poutèt sa, pou jwenn operasyon ki estab nan tanperati anbyen nan 50 ~ 60 ° C, konpansasyon tanperati pou aktyèl nwa ak foto aktyèl elektrik nan yon tranzistò foto vin nesesè. Sikwi a montre nan Figi 3-2.5, sèvi ak yon koyefisyan tanperati negatif kenbe pa vòltaj la pi devan VF nan yon dyod. Lè yo itilize yon foto tranzistò ki pa gen tèminal baz, yon metòd pou konpanse vòltaj pwodiksyon ta dwe redwi rezistans chaj foto tranzistò a lè l sèvi avèk yon tèminal jan yo montre nan Fig. 3-2.6.
Figi 3-2.5 - kous konpansasyon tanperati lè l sèvi avèk dyòd rezistans
Figi 3-2.6 - Sikwi konpansasyon tanperati lè l sèvi avèk tèrmik
Sikwi Anplifikatè Debaz yo montre nan Fig. 3-2.7 (a) se yon koneksyon Darlington lè l sèvi avèk yon tranzistò NPN ak Fig. 3-2.7 (b) se yon koneksyon Darlington lè l sèvi avèk yon tranzistò PNP. Nan tou de sikui, aktyèl limyè ogmante pa fwa hFE ak pwodiksyon aktyèl IC vin hFE. IL
Figi 3-2.7 - sikwi anplifikatè pou foto tranzistò
Fig. 3-2.8 montre egzanp sikui debaz lè l sèvi avèk anplifikasyon pa yon anplifikatè operasyonèl.
Figi 3-2.8 - sikwi anplifikatè ak tèmik operasyonèl
Amelyorasyon nan vitès chanje Lè anplifikasyon vòltaj ogmante pa ogmante enpedans chaj kòm limyè aktyèl nan yon tranzistò foto se ti, karakteristik vitès chanje ka sakrifye kòm yon efè ranvèse. Kòm yon remèd, gen metòd pou jwenn karakteristik vitès switch ki relativman endepandan de gwosè chaj la pa konvèti enpedans atravè sikui ki baze sou tranzistò PNP (Fig. 3-2.9 (a)) oswa koneksyon kaskad nan tranzistò NPN (Fig 3-). 2.9 (b)). Metòd tès yo aplikab a yon gwo vitès batman kè modulation sikwi deteksyon limyè pou yon foto elektrik switch / gwo vitès lektè kasèt.
Figi 3-2.9 – Egzanp amelyorasyon karakteristik frekans yo
Itilizasyon analòg Foto tranzistò yo bay pi gwo sansiblite pase dyod foto yo paske yo ekipe ak yon fonksyon anplifikasyon anndan an; sepandan, sansiblite a varye siyifikativman depann sou diferans ki genyen nan faktè anplifikasyon. Se poutèt sa, li nesesè swa itilize yon rezistans varyab pou korije sansiblite a oswa achte yon pwodwi ki pre-seleksyone pou yon evalyasyon sansiblite espesifik.
Figi 3-2.14
Yo montre nan Fig. 3-2.14 (a) se yon sikwi ki kontwole kouran yon anplifikatè tranzistò. Kouran pèseptè a nan yon tranzistò foto kontwole baz la nan pwochen etap tranzistò a nan ki emetè se tè. Fluctuation nan sansiblite foto tranzistò a kontwole pa commentaires résistance RE nan chan de kous émetteur. Nan Figi 3-2.14 (b) se yon kous ki kontwole vòltaj yon anplifikatè tranzistò. Kouran pèseptè a nan yon tranzistò foto jenere yon vòltaj pou kontwole yon tranzistò etap dènye pa yon rezistans varyab. Yon tranzistò se yon disip ak fluctuations ant tranzistò foto endividyèl yo korije pa yon rezistans varyab RA. Se poutèt sa, tan chanje foto tranzistò a chanje pa RA. Sikui Aplikasyon nan Photo Dyòd Nan konbinezon ak LED enfrawouj, foto Dyòd yo itilize nan de fason; nimerik pou detekte egzistans limyè ak analòg pou detekte kantite limyè. Itilizasyon dijital Kòm vitès repons rapid, dyod foto yo apwopriye pou chanje gwo vitès. Nan lòt men an, sepandan, piske limyè aktyèl la piti, li nesesè pou sèvi ak yon FET ki gen gwo enpedans antre jan yo montre nan Fig. 3-3.1 (a) oswa yon kous ki gen gwo anplifikasyon jan yo montre nan Fig. 3-3.1. b). Pou ogmante anplifikasyon, yo itilize yon anplifikatè operasyonèl. Lè repons gwo vitès obligatwa, li nesesè pou chwazi yon anplifikatè pou aplikasyon pou gwo vitès apwopriye.
Figi 3-3.1 - sikwi anplifikatè nan phoro dyod (itilizasyon dijital)
Itilizasyon analòg Illuminance ak foto elektrik aktyèl karakteristik nan foto dyod yo pi pre lineyè pase sa yo ki nan foto tranzistò ak foto dyod ka di yo dwe yon pwodwi ki fasil itilize nan aplikasyon analòg. Pou kalite itilizasyon sa a, gen anplifikasyon lineyè ak anplifikasyon logaritmik.
Figi 3-3.2 - Sikui anplifikatè nan foto dyod (itilizasyon analòg)
Aplikasyon sikui yo nan detèktè foto refleksyon kalite Capteur foto a ki disponib nan de kalite; kalite konsantre ak kalite ki pa konsantre. Yo ta dwe chwazi kalite apwopriye a dapre aplikasyon an. Kòm yo ka wè nan karakteristik debaz yo respektif pozisyon deteksyon yo montre nan Fig. 3-5.1 ak 3-5.2, pozisyon sifas fwontyè nwa ak blan detekte karakteristik kalite konsantre a pi file pase sa ki pa gen okenn konsantre. Se poutèt sa, kalite konsantre siperyè a ki pa konsantre pou aplikasyon pou deteksyon kòd bar. Sepandan, ti kalite ki pa konsantre efikas pou deteksyon objè yo.
Figi 3-5.1 - Egzanp karakteristik pozisyon deteksyon kalite ki pa konsantre
Figi 3-5 - Refleksyon kalite foto Capteur sikwi deteksyon debaz
Depi li nesesè pou kalite refleksyon Capteur foto a nimerik pwodiksyon egzistans yon objè detekte, se yon kous konparezon ki konekte nan pwochen etap pwodiksyon an nan Capteur foto kalite refleksyon jan yo montre nan Fig 3.5-4.
Figi 3-5.4 Koneksyon kous detèktè foto refleksyon kalite ak konparatè
Konsepsyon aplikasyon nan Capteur foto kalite refleksyon an pi difisil pase Capteur foto kalite transmisyon paske:
Faktè refleksyon sibstans ki reflete yo diferan youn ak lòt
Distans nan sibstans ki sou reflete yo fasil kontwole
Tou de limyè emèt ak detekte sifas yo sou menm plan an ak sansib a efè limyè ekstèn, ak aktyèl flit ogmante.
Se poutèt sa, li ka di li se pi bon konsepsyon yon kalite transmisyon foto Capteur si sa posib.
