CN2200256Y - 光反馈型红外光电开关 - Google Patents
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Abstract
一种依据光反馈原理设计而成的新型红外光电
开关。其电/关变换器、光学装置、光/光变换器、窄
带放大器依次首尾相连，构成光反馈闭合环路，环路
的振荡与停振电路状态，通过后续检波器转换成高低
电平状态，并经功率放大器输出开关信号。该光电开
关，在微型化、无调整化、动作距离温度稳定性、回差
特性、响应速度等主要指标上超过了传统光电开关，
适宜于工业现场普通光电开关无法应用的场合。
Description
本实用新型涉及传感器领域，是一种依据光反馈原理设计而成的新型红外光电开关。
现有产品，如屯溪自动化仪表厂的GD－JF020直接反射型红外光电开关，工作原理基于：红外光源发射的调制光线，被检测物反射后，由接收器接收，经选频放大、检波、幅值比较，及功率输出后，实现开关控制。这类传统光电开关由于其固有的缺点，难以较好的满足工业现场对传感器提出的更高要求，表现为：1、电路复杂，产品难以微型化。如意大利DIELL公司BSC／P8S红外光电开关，体积为42CM3，屯溪自动化仪表厂GD－JF020红外光电开关为106CM3。2、出厂前需调整发射频率与接收频率，使其严格一致，当环境温度变化时，发射、接收频率会出现相互偏移的现象，这种偏移造成放大器输出信号幅值的变化，并使对应的动作距离指标发生变化，尤其是当接收电路Q值较高时，这种情况便更加严重。如对北京第二机床电器厂生产的GKF－1光电开关作温度试验，室温从－10℃升至＋60℃时，放大器输出信号幅值变化达70－110％，动作距离指标变化量30～40％，且频率漂移程度与放大器是否采用深度负反馈无关。由于动作距离指标温度稳定性差，所以传统光电开关一般用作检测径向运动的物体，较少用来检测轴向运动的物体，使它在诸如液面高低检测等方面的应用受到限制。3、由于接收电路工作于放大状态，动作临界点处出现明显的过渡区，而造成开关动作拖滞。一般产品均加施密特触发器，但有动作回差，不宜在要求回差小的场合，如检测表面凹凸、级差时应用。4、动作频率低，如GD－JF020响应时间为3mS，不宜作高速开关应用。
本实用新型的目的是提供一种实现微型化及无调整化的，动作距离稳定，无回差，频响高的新型红外光电开关。
本实用新型包括电路装置、光学装置及其封装外壳，它们构成一个整体。本实用新型主要特征为：光／电变换器与高增益放大器输入端相连，电／光变换器与放大器输出端相连；光学装置作为***反馈元件连接于电／光变换器与光／电变换器之间，电反馈网络连接于放大器的输出端与输入端之间，它们分别用来产生相位相反的两种反馈量。上述部件构成一个光反馈闭合环路，当环路满足：Fg＋Fd≥0时，处于振荡状态，不满足时，处于停振状态，式中Fg为光反馈系数，是一个与检测光路长度L相关的变量，Fd为电反馈系数，是一个与电反馈网路相关的常量。通过推导可知：动作距离LO＝f（Fd），是一个与温度无关的常量，其长短可通过改变电反馈系数的大小来调整。本实用新型的进一步特征为：放大器通道中插有一个窄带滤波器，闭合环路只在特定频率上振荡，使电路具有较高的抗干扰能力。上述电路是本实用新型的核心电路，它与传统光电开关电路的本质区别在于：电／光变换器的激励信号不是取自时基发生电路，而是取自放大器的输出，并将光学装置作为***反馈元件，而将发射、接收两部分原本独立的电路组合成一个闭合反馈环路，这样电路也因之出现了质的变化：接收频率也就是发射频率，它们之间不存在调整一致的问题，当环境温度变化时，两者同步漂移，对动作距离项指标不产生任何影响。同时，振荡与停振两种状态截然对立，不存在中间状态。本实用新型更进一步特征是：放大器输出端同时接有检波器，它将振荡、停振两种电路状态转换成高、低两种电平状态，最后经功率放大器放大后输出。上述两部分电路，构成本实用新型的基本电路，它与传统光电开关相比，省略了时基发生电路、幅值比较电路、施密特触发电路，更利于制成微型器件。本实用新型特征还表现为：光学装置由二片并列设置，光轴相交于检测点或反射器位置的光学会聚透镜组成，光／电变换器、电／光变换器分别置于各自透镜的焦点位置。将上述电路装置以及光学装置置于封装外壳内，光学透镜置于其某一侧面时，即为红外光电开关成品。
为了提高响应速度，检波器采用脉冲触发检波器。
本实用新型系列产品，其中FHK－F型直接反射型红外光电开关技术指标如下：
电源：DC12V±20％，50mA
动作距离：10～100CM
动作距离温度稳定性：≤0.05％／℃
输出：拉、灌电流均≥200mA
响应时间：≤50ns
回差：0％
体积：11CM3
背景照度：0～8×105Lx
本实用新型主要指标高于传统光电开关。
图1为本实用新型原理图，图2为结构示意图。
实施例：FHK－F型红外光电开关。接收管V1采用专用红外接收管，中心频率为60KHZ的LC滤波器作为其输出负载，其作用在于滤除杂散频率的干扰，并将环境光线引起的直流分量短接入地。滤波输出的微弱信号送至三级直耦放大器A，放大器A增益60dB，单级反馈深度≥5，电路设计时采用了场效应晶体管－双极晶体管混合电路，利用两种晶体管的温度互补性进一步消除电路对温度的敏感性，放大器A输出信号经功放管V2放大后，驱动红外线发射管V3V4，V3V4串联于V2集电极回路，使用双发射管，发射效率较高，同时降低了功放管V2的管耗，R1用于调整V3V4驱动电流的大小。在FHK－F型红外光电开关中，为了进一步提高电路的扰干扰能力，放大器A被设计成反相放大器，发射的红外光线经反射由接收管V1接收，而使环路获得负反馈分量，同时R1上的输出信号经电反馈网路F，以电感弱耦合方式，为环路提供正反馈分量，这样当无检测物时，电路处于振荡状态，此时出现干扰脉冲，不致产生误动作。当检测物接近时，通过光路获得的负反馈量越来越大，直至停振。当R1上的输出信号被送到后续检波电路，环路的振荡与停振便被变换成电平的高低变化了。
一般检波电路，为了使检波输出平滑，往往采用大的滤波电容，这样造成电路响应缓慢。为了提高响应速度，采用了以555时基集成电路为核心的脉冲触发检波电路：二极管V5与电容C2构成基本检波器，但C2取值较小，它的上端与555的2脚相连，电阻R2稳压管V6为C2提供充放电回路，V6起电压提升的作用，其正极与555的6脚相连。当前述环路处于振荡状态时，C2上电压不能上升，锯齿波负端触发555，使其输出高电平，停振时，555的6脚电压上升并超过上阀值电压，555输出低电平。稳压管V7为555提供稳定的上下阀值电压，电阻R3发光二极管V8构成校准指示电路。电阻R4稳压管V9组成稳压 电路为前置电路供电。
电路元件焊装于一小块印制电路板（1）上，其中（6）、（5）为φ5自带透镜型红外发射、接收管，它们并列焊装于印制电路板（1）的一端，并各自对准目标点，（7）为φ3LED指示灯，（9）为电源及输出电缆，放大器加屏蔽盒（8）。印制电路板（1）置于阻燃塑料外壳（2）内，红外发射、接收管（6）、（5）所处位置处开有平板透光窗（3），（4）为镶于外壳（2）上的安装螺母。外壳（2）内部灌封环氧树脂，以提高其抗震、耐水能力，为防止填充树脂时改变光路，在发射、接收管（6）、（5）上加护圈（10）。
整机无须调试，即可正常工作。
Claims (4)
1、一种红外光电开关，具有：
a、电路装置：包括电/光变换器、光/电变换器、高增益放大器、窄带滤波器、电反馈网络、检波器、功率放大器，其中光/电变换器与高增益放大器输入端相连，窄带滤波器插在高增益放大器的放大通道中，高增益放大器输出端与检波器输入端相连；
b、光学装置：由二片并列设置、光轴相交于检测点或反射器位置的光学会聚透镜组成，光/电变换器、电/光变换器分别置于各自透镜的焦点位置；
c、封装外壳：光学透镜置于其某一侧面；
其特征还在于：
(1)电/光变换器与高增益放大器输出端相连，反馈量相位与光学装置所提供反馈量相位相反的电反馈网络连接于高增益放大器的输出端与输入端之间；
(2)检波器采用脉冲触发检波器，其输出端与功率放大器输入端相连。
2、根据权利要求 1：所述的红外光电开关，其特征在于：
脉冲触发检波器由555时基电路、二极管V5、V6、V7、电容C2电阻R2组成，其具体联结为：二极管V5电容C2构成基本检波器，但C2取值较小，其上端接555的2脚，电阻R2与稳压二极管V6串联，R2上端接正电源，V6负极接555的2脚，R2的下端及V6正极接555的6脚，稳压二极管V7正极接555的5脚，555的3脚为输出。
3、根据权利要求1所述的红外光电开关，其特征在于：
放大器相位差180°，电反馈网络相位差180°，当无检测物时，闭合环路处于振荡状态。
4、根据权利要求1或3所述的红外光电开关，其特征在于：
放大器采用场效应晶体管——双极晶体管混合电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94205336 CN2200256Y (zh) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 光反馈型红外光电开关 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94205336 CN2200256Y (zh) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 光反馈型红外光电开关 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN2200256Y true CN2200256Y (zh) | 1995-06-07 |
Family
ID=33824283
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| CN 94205336 Expired - Fee Related CN2200256Y (zh) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 光反馈型红外光电开关 |
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| CN (1) | CN2200256Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101304248B (zh) * | 2008-07-08 | 2010-06-09 | 周路德 | 智能型全自动开关 |
| CN101951250A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-19 | 刘鸿 | 具有自诊断功能的光电开关装置 |
| CN102132644A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-07-27 | 刘家发 | 播种机种粒堵塞提醒装置 |
| CN101465638B (zh) * | 2008-12-31 | 2011-08-17 | 深圳创维－Rgb电子有限公司 | 一种低功耗固体继电器 |
| CN101465636B (zh) * | 2007-12-18 | 2012-06-20 | 桂林航天电子有限公司 | 低功耗混合继电器及其运行方法 |
-
1994
- 1994-03-15 CN CN 94205336 patent/CN2200256Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101465636B (zh) * | 2007-12-18 | 2012-06-20 | 桂林航天电子有限公司 | 低功耗混合继电器及其运行方法 |
| CN101304248B (zh) * | 2008-07-08 | 2010-06-09 | 周路德 | 智能型全自动开关 |
| CN101465638B (zh) * | 2008-12-31 | 2011-08-17 | 深圳创维－Rgb电子有限公司 | 一种低功耗固体继电器 |
| CN101951250A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-19 | 刘鸿 | 具有自诊断功能的光电开关装置 |
| CN101951250B (zh) * | 2010-08-17 | 2012-06-27 | 刘鸿 | 具有自诊断功能的光电开关装置 |
| CN102132644A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-07-27 | 刘家发 | 播种机种粒堵塞提醒装置 |
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