光电接近开关电路

图1 感测开关(N.O 型)动作

若是N.C 型，则动作相反，远离为ON，靠近为OFF。各种不同感测组件，(光电，

磁感测，超音波……)都可以当近接开关的传感器。至于开关接点的型式，有晶体管接点，金属接点和可控硅接点。

目前我们要谈的产品，是以光电组件当感测头，所以必须有一个光发射器和一 个光接收器，我它们并列安装，由物体靠近时把发射光反射回来，接收端所得到的 反射量的大小，代表物体的远近。

图2 光电接近开关方块图

一般感测用书所介绍的光学近接式开关实习线路，大都采用直流驱动(像光遮断 器的接法)，虽然方便实习进行。但却是不负责任的做法或经验不足。因近接开关乃 以发射光经物体反射接收来判断。若一直流驱动，则任何光源变化或阴影都会被接 收，而造成不确定的错误动作。

所以真正的光学式近接开关，采用红外线波长的发光二极管和光敏三极管外，最 重要的是：以交流驱动(而非直流驱动)，由振荡器产生固定频率f0的信号，经电流 放大，去驱动发光二极管，便能发出频率为f0 的光脉波。

接收端所接到的信号，可能有任何光源的变化，但经过中心频率为0 f 的带通滤 波器，滤除f0以外的信号后，只有与f0频率相同的信号被放大。而其电压的大小将 随距离的远近而改变。

经放大后的交流信号(频率为f0 )，若加以整流，便能把交流变成直流，就能很 方便地用电压比较器加以判断，最后才控制开关的ON 和OFF。 2. 电路分析

图3 光学式接近开关电路分析 (1) 振荡器：OP1

任何能够产生方波，脉波或正玄波的电路，都可以当本单元的振荡器。目前 我们使用OP1 当做方波振荡电路，并由R 和C 来决定振荡频率f0的大小。

若C=0.1μF，R=4.55kΩ，便能得到 f0 =kHz 的方波。而这个振荡电路我们可 以由GS-03 完成之。

图4 GS-03 改装成振荡器

图4 中，决定振荡频率的R 和C，已知C=0.1μF，R= RVA和(10k+ RV3 )并联，若RV3 调成0Ω，则

=(20k可变电阻)//(10kΩ固定电阻)，调RVA 能得到R=4.55kΩ…… RVA=8.34kΩ时 ※也可以用一个8.2k 的电阻取代RVA (2) 电流放大：Q1

图5 电流放大的说明

事实上近接开关侦测的距离都非常短，大都在10mm(1 公分)以内，可以不必加 电流放大级。但我们希望把光发射的强度增大，使发射距离增长，那么就可以把这 些电路也当成红外线遥控开关来使用。

图6 红外线遥控应用

把反射组态，变成对设组态的安排便成了红外线遥控电路。此时除了可以当遥 控开关外，也可以当远距离的光遮断器使用。判断有没有物体通过，或拿来当防盗 感应器，侦测有没有入侵者。

(3) 带通滤波器：OP2

OP2 配合一些电阻与电容组成带通滤波器，目前设计成中心频率为1kHz。

图7 带通滤波器特性说明

简言之，带通滤波器乃抑制中心频率f 0 以外的信号，即消除其它频率(被视为杂 讯)的干扰。只让1kHz 的信号通过。 (4) 信号放大：OP3

OP3 只是一个普通的相反放大器，把带通滤波器所得到1kHz 的信号加以放大， 以利往后的电压比较和判断。OP3 的电路，可以拿GS-03~GS-06 来完成。 (5) 整流电路：D2

图8 半波整流与滤波

当物体越近时，OP3 的输出电压V03 越大，当电压足以让二极管导通(约0.7V~1V 以上)时，便具有半波整流的功用，再加上CF 滤波，便能得到VDC 的直流电压。物体 靠近VDC 上升，物体远离VDC 下降。则能以VDC 的大小，代表物体的近远。

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