自制光電傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

本電路由光控比較電路（2只光敏電阻，LM358等）、繼電器驅(qū)動(dòng)電路（2只9014，2只5V繼電器等）等部分組成。（先秀秀電路）

手工焊接后的版面：

一、光敏電阻的工作原理及其特性

光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料的兩端裝上電極引線(xiàn)，將其封在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了光敏電阻。光敏電阻的特性和參數(shù)如下：

暗電阻，光敏電阻置于室溫、全暗條件下的穩(wěn)定電阻值稱(chēng)為暗電阻，此時(shí)流過(guò)電阻的電流稱(chēng)為暗電流。

亮電阻，光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測(cè)得穩(wěn)定電阻稱(chēng)為亮電阻，此時(shí)流過(guò)電阻的電流稱(chēng)為亮電流。

伏安特性，光敏電阻兩端所加的電壓和流過(guò)光敏電阻的電流間的關(guān)系稱(chēng)為伏安特性。（光敏電阻在使用時(shí)應(yīng)限制兩端電壓，以免超過(guò)功耗造成損壞）

光電特性，光敏電阻兩極間電壓固定不變時(shí)，光照度與亮電流間的關(guān)系稱(chēng)為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線(xiàn)性，這是光敏電阻的主要缺點(diǎn)之一。

二、雙運(yùn)放LM358概述（因?yàn)橹谱麟娐窌r(shí)手頭正好有358就用了，本電路使用普通比較器就應(yīng)該可以了比如393等）

LM358內(nèi)部包括兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組，音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。（十分強(qiáng)大吧）LM358的電源電壓范圍：?jiǎn)坞娫矗?-30V）;雙電源（正負(fù)1.5-正負(fù)15V）。下面介紹下LM358管腳作用：1腳，OUTPUT A；2腳，INPUT A（-）;3腳，INPUT A（+）; 4腳，VEE/GND; 5腳，INPUT B（+）;6，腳INPUT B（-）;7腳，OUTPUT B; 8腳，VCC。

三、電路原理及特點(diǎn)概述

1.電路原理，光敏電阻RG1、RG2安裝在檢測(cè)位置上，用來(lái)檢測(cè)光源。RG1、RG2分別接在運(yùn)放的反向輸入端用作比較放大，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)晶體管VT1、VT2，控制繼電器K1、K2再利用繼電器觸點(diǎn)得到想要的開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)有光線(xiàn)同時(shí)照到光敏電阻RG1、RG2時(shí)，其阻值下降，使得兩個(gè)運(yùn)放的反向輸入端電位低于同向輸入端的電位，兩個(gè)運(yùn)放均輸出高電平，使晶體管VT1、VT2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器K1、K2吸合。當(dāng)光線(xiàn)只照到RG1上時(shí)，運(yùn)放A1的反向輸入端電位低于同相輸入端電位，A1輸出高電平，VT1導(dǎo)通，K1吸合，K2保持不動(dòng)。當(dāng)光線(xiàn)只照到RG2上時(shí)運(yùn)放A2的反向輸入端電位低于同相輸入端電位，A2輸出高電平，VT2導(dǎo)通，K2吸合，K1保持不動(dòng)。如果RG1、RG2都不受光線(xiàn)照射，則A1、A2均輸出低電平VT1、VT2均不導(dǎo)通，K1、K2保持不動(dòng)。信號(hào)經(jīng)K1、K2常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)后供給控制系統(tǒng)。只有K1、K2都動(dòng)作控制系統(tǒng)才能得信號(hào)。（此部分電路圖中未表示）電路中RP1調(diào)整光敏電阻RG1、RG2的平衡值，以消除其阻值的不對(duì)稱(chēng)性；RP2用來(lái)設(shè)定比較器的參考電壓。為方便觀(guān)察繼電器是否工作兩只LED用作指示燈。這里大家可能有疑問(wèn)電路為啥要用2只光敏電阻，原因是被檢測(cè)的物體為長(zhǎng)條形狀（在我們單位稱(chēng)之為傳遞夾具條），通過(guò)傳送帶送到指定工位，很容易產(chǎn)生一端已經(jīng)到達(dá)指定工位另一端卻還沒(méi)到達(dá)指定工位（東北話(huà)叫擺斜偏了），所以通過(guò)2只光敏電阻分別檢測(cè)夾具條兩端，只有兩端光敏電阻都被遮擋住電路才能通過(guò)2只繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)輸出信號(hào)。（電路本身也支持單光敏電阻單繼電器輸出）至于為什么使用繼電器輸出信號(hào)只是習(xí)慣問(wèn)題，如需要檢測(cè)到位信號(hào)響應(yīng)時(shí)間特別快的話(huà)繼電器就不適用了。（本公司到位信號(hào)一般都采用繼電器輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)）

2.此傳感器特點(diǎn)有：

（1）對(duì)檢測(cè)物體的限制很少 。由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃。塑料。木材。液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。（我們公司需要檢測(cè)的夾具條就是樹(shù)脂的，嘿嘿！）

（2）響應(yīng)時(shí)間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。（當(dāng)然后面的驅(qū)動(dòng)電路就不能使用繼電器了哦）

（3）分辨率高。能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。

（4）可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)?？梢詿o(wú)需機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。

（5）便于調(diào)整。在投射可視光的類(lèi)型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

（6）容易制作，傳感器的結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，容易制作。（本人用面包板手工焊接一上午做了2個(gè)，當(dāng)然如果有條件或需要大量使用制作PCB版會(huì)更快更好更小型化更經(jīng)濟(jì)）

（7）形式靈活，電路的驅(qū)動(dòng)部分如經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改動(dòng)（如：繼電器更改為高速光耦等）就可以輸出電壓信號(hào)，響應(yīng)時(shí)間也可以變短

（8）成本低廉，手工制作此傳感器不超過(guò)50元，并且是雙端感應(yīng)，一個(gè)頂倆?。。ū局磺袊@著降低成本的思想）

請(qǐng)大家多多指教！