自制光电接近开关

2012-6-4 23:26:48 10959

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 09:59 编辑

一般的光电接近开关，它们的售价很高，其实它们的工作原理很简单，自制的开关不仅成本极低(不超过10元)，而且在供电电压、探测距离方面比购买的成品还好。它只需5V电压供电(输出为TTL电平)、最大探测距离为20cm以上(这个距离与红外管的发射功率和被探测材料的表面性质有关)，探测距离还可以调节，而购买的成品供电电压要求12～24V，探测距离也不可调节。
自制的光电接近开关电路原理图如图1所示，图1中的元件参数见附表。由555构成多谐振荡器，从③脚输出38kHz的方波信号。经VT1驱动红外发射管VD2向外发射频率为38kHz红外调制信号。之所以选用38kHz的红外调制信号，是由于选用的红外接收头U1的频率响应为38kHz(U1型号AT138B的“38”表示响应频率大小，其外观和引脚如图1右方所示)。当有障碍物靠近时，红外线反射回来被U1所接收，当接收到的红外信号足够强时输出(OUT)为低电平，否则为高电平。如果用5V供电，输出(OUT)为TTL电平可直接与微处理器相接。多谐振荡器的振荡频率计算公式为：
t1≈0.7(R1+R2)×C1；
t2≈0.7(R3+R4)×C1；
f=1/(t1+t2)。
调试时使输出波形的占空比尽量为1:1，经过试验发现只要占空比偏离1:1不太多则无所谓，但频率不要偏离38kHz太多，否则探测精度会下降，频率偏离太大时则U1根本没有响应。经过计算在R1、R3为1k时R2、R4调到880Ω左右（实际有所偏差）。

红外发射管的发射功率可通过改变R5的阻值进行调节，发射管的发射电流大小决定了探测距离的大小。如果不需调节探测距离的大小，R5、R6可用一固定阻值的电阻代替。
红外接近开关制作的关键并不在于电路，而是在结构上，特别是U1和VD2的位置不能随便放置。把该红外接近开关做成探头状，把整个电路板安装在一根塑料管内，并引出三根导线：电源、地、输出(OUT)。U1、VD2放置在塑料管的前端，并用不透光的塑料片把U1、VD2隔开，为了防止VD2向旁边漏射出红外线可用黑色电胶布在VD2的周围绕一两圈，只让红外线从VD2的前方发出(电路板、隔光塑料片、U1、VD2可用硅胶进行固定)，其结构如图2所示。

注意：不要忘了在VD2的周围用黑色绝缘胶布绕一两圈，只让红外线从VD2的前方射出，否则VD2从旁边漏射出红外线将直接到达U1，输出端(OUT)总为低电平，如图3所示。

该电路只要焊接无误，结构安排得当，不需要太多的调试(只要把多谐振荡器的振荡频率调到38kHz 即可)，一试就能成功。制作结果表明：该红外接近开关不仅能探测到接近到探头一定距离的物体，还能识别出颜色的深浅(浅颜色的物体由于反光性较强其触发距离较远)，而且所使用的元件都是市面上极易买到的，AT138B是红外接收头，如买不到可用同类产品(如HM383)代替。

R1	1kΩ	C1	0.01 uF
R2	1kΩ（微调电阻）	C2	100uF/16V
R3	1kΩ（微调电阻）	VD1	普通二极管
R4	1kΩ	VD2	普通红外发射管
R5	1kΩ（微调电阻）	VT1	9014
R6	100Ω	U1	AT138B（或同类产品）
R7	2.2kΩ（微调电阻）	IC	555

2012-6-4 23:26:48　　评论 淘帖0 举报

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25 个讨论

0 非常棒。大家若都讨论一下一些元部件的制造方法，估计以后很多东西会便宜下来的。非常支持。有些图片看不到，希望能重新发一下，谢谢。

2012-6-7 13:00:22 评论举报 1^# 马衡

0 学习学习

2012-7-23 11:07:38 评论举报 2^# 大白菜

0 图片还是看不到啊!

2012-7-25 15:03:41 评论举报 3^# yyytert

0 电路实用，内容详细，只可惜我看不到图楼主能不能把电路图当做附件上传一下？

2012-8-12 11:32:28 评论举报 4^# Adams_滚

0 dfsfsfs

2012-8-14 17:20:47 评论举报 5^# kongxvjack

0 看不到图片啊~~

2012-8-16 09:26:05 评论举报 6^# 黄新宇

0 看不到图

2012-8-16 17:13:23 评论举报 7^# h1654155774.5422

0 学习学习！

2012-8-22 20:59:42 评论举报 8^# 子规0709

0 要不要光电开关呀

2012-9-6 09:55:11 评论举报 9^# 汤娟

0 哈哈谢谢了不过看不到图啊

2012-9-7 07:33:10 评论举报 10^# 林义

0 看不到图啊 ~

2012-9-10 15:36:08 评论举报 11^# 张昌

0 学习学习

2012-9-10 18:10:20 评论举报 12^# wananjushi

0 学习了~~~谢谢~~~

2012-9-13 22:48:36 评论举报 13^# 孙小龙

0 好好学习天天向上谢谢lz

2012-10-19 11:18:43 评论举报 14^# richard_wang

0 {:soso_e103:}{:soso_e146:}没图。。。。

2012-10-24 21:58:12 评论举报 15^# 钟伟林

0 学习了。

2012-11-19 18:47:17 评论举报 16^# bbbbkkkk

0 没图

2013-1-20 11:24:15 评论举报 17^# 用户名0

0 电路看不到，另外如果能给探头加上个聚光镜就好了，这样传输距离会远些。

2013-3-21 16:20:32 评论举报 18^# 杨先生