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Photoelectric本文由菜鸟浩克贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 光电传感器 一、 反射式光电传感器简介 反射式光电传感器在机器人中有着广泛的应用。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有 无接近的物体。这种光电传感器的基本原理是，自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测 物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需要的信息。相应的，光谱范围，灵敏度，抗 干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。 二、 简单比较型光电传感器 在上左图中，JP1 是光电管，接收光强在上面转换成电流，在 R 上成为电压信号，与 RA1 的标准值 进行比较，从 LM339 输出逻辑电平给单片机。 R 越大，光电流产生的电压变化越大，传感器也就越灵敏。但是若 R 过大，当光比较强的时候，R 上 的电压会达到 VCC 而不再变化，这就是所谓的饱和。在这种比较型的传感器电路中，饱和只会使强光与强 光难以分辨，但仍可以区分强光和弱光，它并不是影响比较结果的重要因素。但在后面介绍的几种调制型 传感器中，饱和是必须避免的，因为它会掩盖交流分量。高灵敏度和饱和是一对矛盾，在后面提到了一些 相关的解决方案。 LM339 是开路输出的，10K 的电阻是为了使输出电压正确。如果后面是 51 之类开路输入的单片机， 这个电阻可以省略。 假如把光敏管放在下边,电阻放在上边。这样当光线较暗时比较器输入电压接近 VCC，超过比较器 LM339 能够正常工作的最高输入电压 Vm,比较器不能正常工作（LM339 的共模输入电压最低能低到 0，但 是最高达不到 VCC） ，因此灵敏度做不高。为了使比较器正常工作，电阻值应使得光照时比较器输入电压 Vi 大幅下降，满足 VCC-I*RVm（I 是光电流） ，就是 I*RVCC-Vm。这样，光再强一点，I*R 接近 VCC,Vi 就会降到 0 附近，光敏管就会饱和，降低了区分颜色的可靠性。 而现在把光敏管放在上边,电阻放在下边，就可以解决这个问题：这时 Vi=I*R,使用较小的 R 可以保证 ViVmVCC,不会发生电压范围溢出或者光敏管饱和。这时为了保证光照与输出有相同的逻辑关系（光照 时输出低电平，指示灯亮） ，比较器的同相和反相输入端要互换。 上图右为给发光管供电的恒流电路(I=0.9V/R1)， 恒流的工作过程是： D11 起稳压作用， 如果电流偏大， R1 分压变大，T1 的 VBE 降低，使电流减小；反之亦然。这个负反馈过程使电流恒定，R1 上的电压恒定在 D11 压降和 VBE 之差，约 0.9V。改变 R20 对地的通断也可以控制发光管的亮灭。这样可以使用很小的 R 或设置比较高的基准电压，只有很强的光输入才能触发电路。这时在恒流源中三极管的发射极电阻上并联 一个电容后，就可以用单片机控制探头照明的 LED 发出短而强的光脉冲并进行随机调制和解调，提高抗干 扰能力，成为调制型传感器电路的一种。 三 高通滤波型光电传感器 光源是用一个脉冲振荡电流去点亮发光二极管，电路图没有画出，可以使用任何一种振荡电路，平均 电流根据发光二极管的参数可以取到 20mA 左右。 接收部分是这样工作的:传感器信号先经过 CR 高通网络去掉直流和低频成分,并加入一个直流 offset, 也就是一个稳定的直流分量叠加一个交流分量,再与一个设定的直流分量进行比较,如果交流分量的峰值超 过 offset 与设定值之差,比较器就会输出一个方波脉冲,否则输出 0;然后通过 RC 低通网络,使方波脉冲的交流 分量尽可能的减小,变成某个直流电压 V(0),再与另一个设定值(V)比较,输出低电平.如果没有交流输入,第 一级比较器输出 0,第二级比较器输出高电平,如下表所示:（仿真结果） 这种电路可以在未饱和的情况下抵御外界非交流光以及瞬间光（如闪光灯）的干扰，但收到高频光的 干扰时会产生误动作。 四 使用 LM567 的调制传感器 LM567 是一种廉价的音频锁相环集成电路，利用它可以构造性能较好的反射式光电传感器。 如下页图所示，由 LM567 的内部振荡器提供方波信号，点亮探头的 LED，由探头的光敏管接收反射 光。 经三极管放大， 转换成电压信号后送到 LM567 的内部鉴相器 2 （输出鉴相器） 同步解调， 然后由 LM567 内部的比较器转换为数字输出。 并联负反馈放大电路有着稳定的增益和低的输入阻抗，能消除光敏管结电容的影响，获得良好的高频 特性。 200K 电位器（R6,200K adjustable） 用于调节放大器增益以调节灵敏度。 在 outi 和 outo 之间的 510K 电阻和 1000p 电