透射式光電開關(guān)的電路設(shè)計

透射式光電開關(guān)電路的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)當(dāng)手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時，蜂鳴器發(fā)出聲音，發(fā)光二極管點亮，手移開后立即停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，響應(yīng)時間短，靈敏度較高。電路利用5V直流電壓供電，可以用不透明的物體位于或經(jīng)過它們上方，模擬實驗，只有當(dāng)不透明的物體離開紅外對管的上方，蜂鳴器才會停止發(fā)聲，發(fā)光二極管才會熄滅。 、FL、1二、設(shè)計方案1、工作原理光電開關(guān)是一種利用感光元件對變化的入射光加以接收，并進行光電轉(zhuǎn)換，同時加以某種形式的放大和控制，從而獲得最終的控制輸出“開”、“關(guān)”信號的器件，它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。當(dāng)不透明的物體位于或經(jīng)過它們的上方時，會阻斷光路，使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光，這樣就起到了檢測作用。常用的光電開關(guān)是利用物體對近紅外線光束的反射原理。該電路是由紅外發(fā)射管B1,紅外接收管B2為核心的光電開關(guān)電路，以電位器R3運放LM358為核心的電路，以兩個三極管9012（PNP型）V上、蜂鳴器Y1、兩個發(fā)光二極管A2為核心元件的聲音輸出、顯示電路構(gòu)成。當(dāng)通上5V電源電壓時，紅外發(fā)射管B1導(dǎo)通，發(fā)出紅外光，如果此時沒有用手或不透明的物體擋住光,則紅外接收管B2沒有接受到紅外光，紅外接收管B2仍然處于反向截止狀態(tài)。紅外接收管B2負極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳上。LM358的2腳的電壓取決

于電位器R3，當(dāng)調(diào)節(jié)電位器R3到合適的時候，就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓，根據(jù)LM358電壓比較器的工作原理，當(dāng)V+>V■的時候，LM358的1腳就會輸出匕，即高電平，并通過電阻R3送到PNP型9012三極管的基極，致使三極管匕匕截止，蜂鳴器不發(fā)聲，發(fā)光二極管A「A2熄滅。當(dāng)用手或不透明的物體位于或經(jīng)過紅外對管的上方時，使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光，紅外接收管B2則能接收到紅外光，立即導(dǎo)通，使得紅外接收管B2負極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上，當(dāng)3腳上靠近紅外發(fā)射管代時，將紅外光檔住并反射到紅外接收管B2上,紅外接收管B2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管B2負極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。當(dāng)LM358的3腳電壓下降到低于LM358的2腳的電壓時，根據(jù)比較器的工作原理,V<匕的時候，則根據(jù)電壓比較器的工作原理，LM358的1腳就會輸出低電平，并通過限流電阻R3送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管導(dǎo)通，最后蜂鳴器發(fā)聲，LED燈發(fā)亮。通過以上檢測，就可以實現(xiàn)當(dāng)手或不透明的物體放在紅外對管上方時，蜂鳴器發(fā)出聲音，LED燈發(fā)亮的功能，當(dāng)手或不透明的物體離開紅外對管上方時，蜂鳴器停止發(fā)聲，且LED熄滅，通過移動不透明物體的速度快慢，可以檢測光電開關(guān)電路的靈敏度。2、原理框圖發(fā)射器9發(fā)射器9三、原理圖電路中元器件的選擇及其在電路中的作用：序號名稱作用數(shù)量1電阻保護32電位器可調(diào)電阻13紅外發(fā)射管將電能轉(zhuǎn)化為不可見光14紅外接收管接收和感應(yīng)紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線15LM358放大電壓信號16蜂鳴器發(fā)聲17三極管電流信號放大28LED燈發(fā)光29電容耦合11、紅外發(fā)射管和紅外接收管紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二極管矩組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成PN結(jié)，正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，紅外接收管就是將光信號（不可見光）轉(zhuǎn)換成電信號一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，是將紅外線光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件，它的核心部件是一個特殊材料的PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接收入，電流則隨之增大，紅外對管在電路中起著接收作用，是電路的核心元件。不受可見光的干擾，只對紅外線有反應(yīng)。2、LM358芯片的選擇LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器。適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。四、電路調(diào)試與問題解決辦法檢查每個元件是否安裝正確正負極是否接反，特別要注意紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管的正負極，可調(diào)電位器的的引腳順序，LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。若接反了，解決辦法是用烙鐵拔掉，重新焊接。在根據(jù)原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬用表檢測每條線路是否導(dǎo)通?？词欠裼型私拥鼗蛘咄?5V的點。再用萬用表檢測電壓看是否有虛焊現(xiàn)象。若虛焊，則重新補錫。調(diào)試完成后，可以穩(wěn)定的用手遮擋調(diào)試。當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈亮；當(dāng)用手移開紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器停止發(fā)聲，LED熄滅，性能非常穩(wěn)定。五、功能檢修如果調(diào)試的時候沒有成功，我們可以按下面的步驟進行檢修：（1） 紅外發(fā)射管的檢修。紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外光，人的肉眼是看不見的，但是可以用手機的照相功能看見紅外光。檢修過程中可以借助于手機的照相機功能查看紅外發(fā)光電路是否正常。（2） 紅外接收管的檢修。主要用萬用表測紅外接收二極管的負極，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開紅外接收管上面時的電壓值（是否為高電平）。（3） 電位器的檢修。主要是測試可調(diào)電阻R3的第三腳電壓值是否在2.5V左右，旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻時電壓值是否可變。（4） LM358的檢修。主要用萬用表測LM358的1腳電壓，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時LM358的1腳的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開紅外接收管上面時LM358的1腳的電壓值（是否為高電平）。（5） 蜂鳴器、LED顯示電路的檢修。可用電源地直接加在卩上的基極，看看是否發(fā)聲和LED點亮。損壞的元件可能是9012和發(fā)光二極管。經(jīng)過以上步驟的檢查、檢測后，基本上可以排除故障，可以實現(xiàn)當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器報警，LED燈亮；當(dāng)用手移開紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器停止報警，LED熄滅。六、功能的測試與結(jié)論當(dāng)用手或不透明的物體放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈亮；當(dāng)用手移開紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時，蜂鳴器停止發(fā)聲，LED熄滅。七、設(shè)計總結(jié)與體會通過這次傳感器的課程設(shè)計實驗，讓我學(xué)習(xí)了很多知識，尤其是看電路圖的方法，尤其是實物的制作極大的提高了我的動手能力，在焊接過程中不小心就可能焊錯一個引腳、一根導(dǎo)線都會導(dǎo)致整個電路無法正常工作，而且不小心還可能被燙傷，在調(diào)試過程中，是最痛苦的事情，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電路不能正常運行，又不知道哪里出錯是最迷茫的時候，幸好最后自己又對著電路圖一點點的查錯，用萬用表一點點導(dǎo)通，才發(fā)現(xiàn)