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什么叫光斷續(xù)器?光斷續(xù)器工作原理及特性
什么叫光斷續(xù)器?光斷續(xù)器工作原理及特性

光斷續(xù)器又稱為穿透型光電感應(yīng)器,光遮斷器,光電斷續(xù)器,光電遮斷器，也就是將發(fā)光組件與受光組件面對(duì)面排列并設(shè)置于同一封裝內(nèi)，利用檢測(cè)物體通過(guò)時(shí)會(huì)遮光的原理便得以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。ROHM將此種穿透型光電感應(yīng)器稱為斷續(xù)器。

發(fā)光組件采用高輸出功率及使用壽命長(zhǎng)的GaAs紅外線發(fā)光二極管，而受光組件則主要采用單只光電三極管或殊電IC。



圖1 光斷續(xù)器結(jié)構(gòu)圖

光斷續(xù)器分類：

此種斷續(xù)器大致可以分為2種，一種是外殼(Housing)插入型，另一種則是雙重模鑄型(圖1)。一般最常使用的是外殼插入型，此型產(chǎn)品的發(fā)光與受光組件系被裝入成型后的外殼中。雙重模鑄型則是為了因應(yīng)近年來(lái)裝置小型化趨勢(shì)而推出的機(jī)型。



（a) 穿透型（對(duì)射型）(b) 穿透型（對(duì)射型）(d)穿透型（對(duì)射型）





(c) 反射型 (d) 貼片穿透型（對(duì)射型）

圖2 光斷續(xù)器實(shí)物圖片



基本配置 檢出位置特性

圖3 光電傳感器的工作原理

圖4 受光面積(隙縫寬)大的情況



圖5 受光面積(隙縫寬)小的情況





無(wú)焦點(diǎn)型的檢出位置特性

圖6 反射型光斷續(xù)器

光反射器

反射式光遮斷器為光電開(kāi)關(guān)的一種，屬于非接觸型的光電開(kāi)關(guān)，目前的許多機(jī)器上也有使用這類光電開(kāi)關(guān)，如光學(xué)掃描、光筆、光學(xué)編碼器等設(shè)備上，也大量被使用。



光反射器的構(gòu)造與特性

1.反射式光遮斷器分為發(fā)光組件和受光組件兩部分,發(fā)射與接收元件裝在同一方向，發(fā)光組件反射出物體的光，被受組件接收，使極集電壓下降，而查出接近之物體，圖6，7。



3.必須考慮距離之特性、反射光之強(qiáng)弱。



有焦點(diǎn)型的檢出位置特性

圖6 反射型光斷續(xù)器

圖7 反射型光斷續(xù)器連接比較器的電路



圖8 光斷續(xù)器的電機(jī)等轉(zhuǎn)數(shù)檢出應(yīng)用



圖9 光斷續(xù)器的電機(jī)等轉(zhuǎn)數(shù)檢出應(yīng)用



圖10　用于汽車照明開(kāi)關(guān)的光敏三極管



圖11　光斷續(xù)器集成化的電路方塊圖





圖12　光斷續(xù)器集成化的電路方塊圖

TLP852利用達(dá)林頓輸出的光斷續(xù)器的使用情形。

圖13 時(shí)序脈波 (Timing pulse) 產(chǎn)生電路



TLP801A利用晶體管輸出的光斷續(xù)器的使用情形。

圖14 時(shí)序脈波 (Timing pulse) 產(chǎn)生電路



(a) TLP852的波形 (101V/divms/div,) (d) TLP801A的波形 (101V/divms/div,)

LED的輸入波形　 LED的輸入波形

光達(dá)林頓的集極波形　 光敏晶體管的集極波形

2SA733的集極波形 2SA562的集極波形

圖15 時(shí)序脈波 (Timing pulse) 產(chǎn)生電路



圖16 方向判斷電路

圖16是一組光遮斷器的電路設(shè)計(jì)圖，圖中紅色虛線表光遮斷器，由一個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)光敏晶體管所構(gòu)成，其中R1為限流電阻，避免電源電流太大而把發(fā)光二極管燒掉，而Q1、Q2為NPN晶體管用來(lái)做共射極放大器，放大輸出信號(hào)，當(dāng)光柵阻斷A的光源時(shí)，則A輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由低電位到高電位的變化輸出，若阻斷B則B輸出端產(chǎn)生輸出，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)分別遮住A、B二光遮斷器，產(chǎn)生二個(gè)相位不同的脈波，由脈波相位領(lǐng)先、落后的差異可以判斷出光柵轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。

設(shè)計(jì)注意:

為了提升發(fā)光及受光效率，光斷續(xù)器上的發(fā)光與受光組件的模鑄樹(shù)脂采用了無(wú)填充物(Filler)并具極高純度的環(huán)氧樹(shù)脂。與IC、晶體管等組件所使用的樹(shù)脂不同，此種樹(shù)脂在耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、耐溶劑性等方面的表現(xiàn)較不理想。因此當(dāng)您在操作、安裝以及設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)?zhí)貏e注意電路設(shè)計(jì)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：



紅外線發(fā)光二極管的電流會(huì)依使用方法而異，因此必須根據(jù)不同的使用方法分別決定光電晶體管端的負(fù)載電阻。倘若您選擇不適合的負(fù)載電阻時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生裝置無(wú)法動(dòng)作的問(wèn)題。838電子



重點(diǎn)在于放射強(qiáng)度上下限值之模擬。也就是暗電流(dark current)的最大值，以及臨限電壓(Threshold voltage)以及放射強(qiáng)度之減半值。



并列使用2個(gè)以上時(shí)，如果將紅外線發(fā)光二極管端的阻抗設(shè)定為共享，則可能會(huì)因?yàn)閂F差而造成二極管無(wú)法動(dòng)作。



請(qǐng)參閱下列計(jì)算范例



負(fù)載電阻之計(jì)算范例

1、使用之電路





2、使用電路中的順向電流IF



3、使用電路中集極電流IC之最小值



若考慮時(shí)間變化的因素時(shí)，使用在光斷續(xù)器的紅外線發(fā)光二極管，由于會(huì)有時(shí)間變化的特性，因此有其使用壽命上的限制。若在低于額定輸入值的條件下通電，并將光輸出降低至初始值的50%，亦即所謂的半衰期作為其使用壽命的話，一般為10萬(wàn)小時(shí)。因此，當(dāng)您在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，必須采用較寬裕的設(shè)計(jì)方式。

假設(shè)客戶所使用電路的臨限電壓(Threshold voltage)為



4、負(fù)載電阻RL的最小值



5、負(fù)載電阻RL的最小值



6、此時(shí)，負(fù)載電阻RL的范圍將會(huì)變化如下

36KΩ ＜ R ＜ 100KΩ

引腳成型時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)。



在引腳成型時(shí)，需避免采用以根部為支點(diǎn)的成型方法，并在引腳為固定的狀態(tài)下進(jìn)行。

要將引腳折彎時(shí)，必須在距離引腳根部2mm以上的位置進(jìn)行。

成型必須在焊接前進(jìn)行。

成型時(shí)，需避免將同樣的位置多次彎折。




安裝時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)：



安裝至基板時(shí)，引腳的間距與基板孔的間距必須相同，請(qǐng)不要自行增加或減少引腳的間距。

利用支架等進(jìn)行定位時(shí)，必須考慮基板、產(chǎn)品尺寸公差等條件，而且請(qǐng)不要對(duì)引腳施加壓力。



注) 請(qǐng)注意所使用材料的熱膨脹系數(shù)。預(yù)熱及焊接時(shí)由于熱會(huì)造成支架膨脹或是收縮，因此可能會(huì)對(duì)引腳產(chǎn)生壓力，因而造成斷線的情形。



助焊劑需使用天然松香類的材料。請(qǐng)注意若使用含強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性的助焊劑將有可能會(huì)發(fā)生腐蝕的情形。

使用表面安裝型產(chǎn)品時(shí)，必須針對(duì)開(kāi)封后的時(shí)間管理、焊墊?所使用的錫膏屏蔽厚度以及尺寸等特殊條件進(jìn)行確認(rèn)。



外殼插入型需避免在焊接后，利用扭轉(zhuǎn)以及拉扯外殼(施力100g以上)的方式來(lái)確認(rèn)其強(qiáng)度。否則有可能會(huì)導(dǎo)致卡榫折斷或是外殼密合異常等情形。



安裝產(chǎn)品時(shí)需注意下列幾點(diǎn)：



安裝上述類型的產(chǎn)品時(shí)，如果使用過(guò)大了的鎖合扭力等時(shí)，可能會(huì)使安裝底座發(fā)生短路的情形。



高速動(dòng)作與反應(yīng)速度之相關(guān)規(guī)定

進(jìn)行高速切換時(shí)，必須注意斷續(xù)器的反應(yīng)速度。若作為利用μsec指令的ON-OFF信號(hào)以進(jìn)行位置控制等的組件使用時(shí)，必須根據(jù)規(guī)格書(shū)所刊載的反應(yīng)速度數(shù)據(jù)預(yù)留寬裕的設(shè)計(jì)。在高速下使用時(shí)，必須將負(fù)責(zé)控制功能的光電晶體管端的阻值調(diào)低。同時(shí)，請(qǐng)將紅外線端的阻值調(diào)低，以便提高通過(guò)的電流值。

另外，若使用狹縫板等進(jìn)行遮光或投光時(shí)，遮光部分必須設(shè)定為高于斷續(xù)器狹縫板寬度的3 to 10%左右。