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输入接口与Opto设备连接

时间:2018-11-21   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:

  与Opto设备连接

  一个光电耦合器(或光隔离器)是具有LED和光敏装置,诸如在同一封装中封装的光电二极管或光电晶体管的电子部件。vr赛车在之前的教程中看到的光耦合器通过光敏光学接口互连两个独立的电路。这意味着vr赛车可以有效地将两个不同电压或额定功率的电路连接在一起而不会对另一个产生电影。

  光学开关(或光开关)是另一种类型的光学(光电)开关装置,可用于输入接口。这里的优点是光学开关可用于将有害电压电平连接到微控制器,PIC和其他此类数字电路的输入引脚上或用于使用光检测物体,因为两个组件是电分离但光耦合提供高度隔离(通常为2-5kV)。

  光学开关有各种不同类型和设计,可用于各种接口应用。光开关最常见的用途是检测移动或静止物体。光电晶体管和光电耦合器配置提供了光开关所需的大部分功能,因此是最常用的。

  开槽光开关

  

 

  DC电压通常用于驱动发光二极管(LED),其将输入信号转换成红外光能。该光被隔离间隙另一侧的光电晶体管反射和收集,并转换回输出信号。

  对于普通的光开关,在正常输入电流为5至20毫安时,LED的正向压降约为1.2至1.6伏。这给出了一个介于180和470Ω之间的串联电阻值。

  Slotted Opto-switch电路

  

 

  旋转和开槽盘式光学传感器广泛用于位置编码器,轴编码器甚至计算机鼠标的旋转轮,因此可作为出色的输入接口设备。旋转盘具有从不透明轮切出的多个槽,其中均匀间隔的槽的数量表示每旋转度的分辨率。典型的编码盘具有高达256个脉冲或每次旋转8位的分辨率。

  在盘旋转一圈期间,来自LED的红外光通过槽撞击光电晶体管,然后在盘旋转时被阻挡,使晶体管“接通”然后“断开”每次通过。电阻器R1设置LED电流,上拉电阻器R2确保电源电压,当晶体管“关闭”时,Vcc连接到施密特反相器的输入,产生低逻辑“0”输出。

  当光盘旋转到开路切口时,来自LED的红外光照射光电晶体管并使集电极 - 发射极端子短路接地,从而产生施密特反相器的低电平输入,然后输出高电平或逻辑“1”。如果逆变器输出连接到数字计数器或编码器,则可以确定轴位置或计算每单位时间的轴转数,以使轴每分钟旋转(rpm)。

  除了使用开槽光电器件作为输入接口开关之外,还有另一种称为反射光学传感器的光学器件,它使用LED和光电器件来检测物体。反射光开关可以通过反射(因此其名称)被感测的反射物体的LED红外光来检测物体的存在或不存在。下面给出反射光电传感器的基本布置。

  反射式光开关

  

 

  光电晶体管具有非常高的“OFF”电阻(暗)和低“ON”电阻(光),这些电阻由从LED照射到其基极的光量控制。如果传感器前面没有物体,则LED红外灯将作为单个光束向前发光。当物体靠近传感器时,LED光被反射回来并被光电晶体管检测到。由光电晶体管感测的反射光量和晶体管饱和度将取决于物体的接近程度或反射程度。

  其他类型的光电器件

  除了使用开槽或反射光开关进行电路输入接口外,vr赛车还可以使用其他类型的半导体光检测器,如光电阻光检测器,PN结光电二极管甚至太阳能电池。所有这些光敏设备使用诸如阳光或普通室内光的环境光来激活设备,从而允许它们容易地与任何类型的电子电路连接。

  正常信号和功率二极管的PN结密封在塑料体内,既安全又可以阻止光子撞击它。当二极管反向偏置时,它会阻止电流流动,就像高阻开路一样。然而,如果vr赛车要在这个PN结上发光,那么光子会打开结点,允许电流根据结点上的光强度流动。

  光电二极管通过一个小的透明窗口来利用这一点,该窗口允许光线照射到它们的PN结,使光电二极管具有极强的光敏性。根据半导体掺杂的类型和数量,一些光电二极管响应可见光,一些光电二极管响应红外(IR)光。当没有入射光时,反向电流几乎可以忽略不计,称为“暗电流”。光强度的增加导致反向电流的增加。

  然后vr赛车可以看到光电二极管允许反向电流仅在一个方向上流动,这与标准整流二极管相反。该反向电流仅在光电二极管在黑暗条件下接收作为非常高阻抗的特定量的光并且在强光条件下作为低阻抗装置时流动,并且因此光电二极管可以在许多应用中用作高速光检测器。

  连接光电二极管

  

 

  在左边的两个基本电路中,光电二极管通过电阻简单地反向偏置,输出电压信号来自串联电阻两端。该电阻可以是固定值,通常在10kΩ至100kΩ范围之间,或者如图所示为可变100kΩ电位器。该电阻可以连接在光电二极管和0v地之间,或光电二极管和正Vcc电源之间。

  虽然像BPX48这样的光电二极管能够对光线水平的变化做出非常快速的响应,但与其他光电器件(如硫化镉LDR电池)相比,光电二极管的灵敏度会降低,因此晶体管或运算放大器会形成某种形式的放大器。可能是必需的。然后vr赛车已经看到光电二极管可以用作由其结上的光量控制的可变电阻器件。光电二极管可以从“开”切换到“关”,并且有时在纳秒内或频率高于1MHz时非常快地返回,因此通常用于光学编码器和光纤通信。