作者:admin   發(fā)布時(shí)間:2015/9/15 18:33:48   瀏覽次數(shù):2249

1.主要類型

光電傳感器根據(jù)檢測(cè)模式的不同可分為如下幾種：

（1）反射式光電傳感器將發(fā)光器與光敏器件置于一體內(nèi)，發(fā)光器發(fā)射的光被檢測(cè)物反射到光敏器件。

（2）透射式光電傳感器將發(fā)光器與光敏器件置于相對(duì)的兩個(gè)位置，光束也是在兩個(gè)相對(duì)的物體之間，穿過(guò)發(fā)光器與光敏器件的被檢測(cè)物體回阻斷光束，并啟動(dòng)受光器。

（3）聚焦式光電傳感器將發(fā)光器與光敏器件聚焦于特定距離，只有當(dāng)被檢測(cè)物體出現(xiàn)在聚焦點(diǎn)時(shí)，光敏器件才會(huì)接受到發(fā)光器發(fā)出的光束。

1）利用反射式光電傳感器檢測(cè)黑白物體

利用反射式光電傳感器檢測(cè)黑白物體的電路如圖

由于黑色物體和白色物體的反射系數(shù)不同，調(diào)節(jié)反射式光電傳感器與檢測(cè)對(duì)象之間的距離，使光敏三極管就只能接受到白色物體反射回來(lái)的光束。而對(duì)于黑色物體由于其反射系數(shù)小，所反射回來(lái)的光束很弱，光敏三極管無(wú)法接受到反射光。利用反射光可以使光敏三極管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)黑白物體的分辨。

電路工作過(guò)程如下：當(dāng)被測(cè)物體是黑色物體時(shí)，紅外光電二極管U1發(fā)射出的光，被反射回來(lái)的很弱，光敏三極管無(wú)法導(dǎo)通，所以A點(diǎn)此時(shí)為高電平，通過(guò)反相器7414，FPGA或者微控制器接受到的信號(hào)是低電平。當(dāng)被測(cè)物體是白色物體時(shí)，紅外光電二極管U1發(fā)射的光，被反射回來(lái)的很強(qiáng)，光敏三極管導(dǎo)通，所以A點(diǎn)此時(shí)為低電平，通過(guò)反相器7414，FPGA或者微控制器接受到的信號(hào)是高電平；FPGA或者微控制器檢測(cè)輸入的電平，即可以判斷此時(shí)被檢測(cè)物體是白色物體還是黑色物體。

集成光電檢測(cè)器

集成的光電傳感器

（1）分類

集成的光電傳感器主要有反射式光電開(kāi)關(guān)、會(huì)聚式光電開(kāi)關(guān)、透射式光電開(kāi)關(guān)、反射板式光電開(kāi)關(guān)、光纖穿透式開(kāi)關(guān)、光纖反射式開(kāi)關(guān)等幾種，一般采用前三種。

（2）工作光源

采用的工作光源主要有可見(jiàn)紅光（650nm）、可見(jiàn)綠光（510nm）和紅外光（800～940nm）。不同的光源在具體情況下各有其長(zhǎng)處。例如：在不考慮被測(cè)物體顏S***Q況下，紅外光有較寬的敏感范圍，而可見(jiàn)紅光或綠光特別適合于反差檢測(cè)，光源的顏色必須根據(jù)被測(cè)物體的顏色來(lái)選擇，紅色物體與紅色標(biāo)記宜用綠光（互補(bǔ)色）進(jìn)行檢測(cè)。

（3）外形

按照外殼形狀可分為：螺紋圓柱形系列，圓柱形系列，方形系列，槽型貫穿形系列。比較常用的螺紋圓柱形系列外形如圖3.6.21所示。

（4）接線圖與電感式接近傳感器相同。具體型號(hào)可進(jìn)入有關(guān)網(wǎng)站查詢。

螺紋園柱型光電傳感器

往屆應(yīng)用

探測(cè)路面黑線的基本原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙對(duì)光的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱來(lái)判斷是否是黑線。利用這個(gè)原理，可以控制小車行走的路跡。下面幾種可行的方案是根據(jù)本原理設(shè)計(jì)的：

方案一：采用普通的發(fā)光二極管及光敏電阻組成的發(fā)射接收方案，如圖1-1所示。其工作原理：當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，又分壓公式可知，電阻R2無(wú)壓降三極管截止，三極管的集電極輸出高電平；反之，當(dāng)有光照的時(shí)候，光敏電阻接收到反射的光，其阻值下降，由分壓公式，R2有壓降三極管導(dǎo)通，輸出低電平，利用高低電平可以判斷控制小車的形程和方向。本方案能達(dá)到基本的控制要求，但是它的缺點(diǎn)在于容易受到外界光線的干擾，不易于控制小車的行跡，損壞了信號(hào)采集的效果。主要是因?yàn)榭梢?jiàn)光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情況有關(guān)直接影響到檢測(cè)效果。

1-1發(fā)光二極管及光敏電阻組成的發(fā)射接收方案

方案二：脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器。由于采用該有交流分量的調(diào)制信號(hào)，側(cè)可大幅度減少外界干擾；另外紅外發(fā)射接收管的最大工作電流取決于平均電流。如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào)，再平均電流不變的情況下，瞬時(shí)電流很大（50~100mA），則大大提高了信噪比。并且其反應(yīng)靈敏，外圍電路也很簡(jiǎn)單。如圖1-2所示。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了外界光線的干擾提高了靈敏度，制作比較簡(jiǎn)單。

1-2脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收方案

由以上兩種方案比較可知。方案二要比方案一優(yōu)勢(shì)大，市場(chǎng)上很多紅外觀點(diǎn)探頭也都基于這個(gè)原理。其電路簡(jiǎn)單，工作可靠，性能比較穩(wěn)定。從而避免了電路的復(fù)雜性，因此我先用方案二作為小車的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2．電動(dòng)機(jī)的選擇

市場(chǎng)上用很多種類的小電壓直流電動(dòng)機(jī)，很方便的選擇到。主要有普通電動(dòng)機(jī)、和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是具有快速啟動(dòng)和停止能力，能夠達(dá)到我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)。如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即是步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)換靈敏度比較高。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。但是步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格比較昂貴，對(duì)于我們的現(xiàn)狀相差太遠(yuǎn)。

方案二：采用普通的直流電機(jī)。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便。調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。能滿足各種不容的特殊運(yùn)行要求。

由于普通直流電機(jī)價(jià)格適宜，更易于購(gòu)買，并且電路相對(duì)簡(jiǎn)單，因此建議采用直流電機(jī)作為動(dòng)力源。

3．電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇

方案一：采用電路網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)整速度目的。但是組織網(wǎng)絡(luò)只能是先有極調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴，且可能存在于干擾。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻比較小丹電流很大，分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。

方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，易于損壞，壽命較短、可靠性小。

方案三：采用四個(gè)大功率晶體管組成H橋式電路，四個(gè)大功率晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制使之工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)行。該控制電路由于四個(gè)大功率晶體管只工作在飽和與截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高，并且大功率晶體管開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的電路。