光电对射传感器电路图：光电传感器的工作原理

原标题：光电传感器的工作原理

光电传感器工作原理（红外线光电传感器原理）

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。

分类和工作方式

⑴槽型光电传感器

一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。

⑵对射型光电传感器

若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。

⑶反光板型光电开关

把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。

⑷扩散反射型光电开关

它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。

红外接收头工作原理

红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，一般红外信号经接收头解调后，数据 “0”和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。

3条腿的红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，接收头输出的是解调后的数据信号（具体的信号格式，搜“红外 信号 格式”，一大把），单片机里面需要相应的读取程序。

红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。

先讲一讲什么是红外线。我们知道，人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

红外遥控系统

常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。

接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用μPC1373H、CXA等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。

由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。

多路控制的红外遥控系统

多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。

“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。

除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。返回搜狐，查看更多

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光电对射传感器电路图：单片机红外对射传感器实验详解 附程序源码

实验2 红外对射传感器实验-V.实验目的学习红外对射传感器工作原理；2.实验设备硬件：红外对射传感器节点，串口线；软件：Keil u Vision4编译软件，STC下载软件STC_ISP；芯片手册：配套光盘附件芯片手册红外对射传感器；电路原理图路径：配套光盘附件电路原理图；源码路径：配套光盘源代码传感器原理与应用实验2 红外对射传感器实验-V；hex文件路径：配套光盘源代码传感器原理与应用实验2 红外对射传感器实验-Vout；3.实验原理3.1 红外对射传感器介绍红外对射传感器使用的是槽型红外光电开关。红外光电传感器是捕捉红外线这种不可见光，采用专用的红外发射管和接收管，转换为可以观测的电信号。红外光电传感器有效地防止周围可见光的干扰，进行无接触探测，不损伤被测物体。红外光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。红外对射传感器的外型如图3.1所示。槽型红外光电开关把一个红外光发射器和一个红外光接收器面对面地装在一个槽的两侧。发光器能发出红外光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。图3.1  红外对射传感器
3.2 光敏传感器的电路图红外对射传感器电路如图3.2，U1的1,2脚为红外发射端，3,4脚为接收端，当凹槽中有物体挡住红外线时，3,4脚之间截止，1IN+为高电平，D4输出高电平；当凹槽中没有物体挡住红外线时，3,4脚之间导通，1IN+为低电平，D4输出低电平。图3.2  红外对射传感器电路4.实验步骤4.1 编写实验源代码文件4.1.1 取红外对射传感器节点，打开Keil集成开发环境，打开配套光盘源代码传感器原理与应用实验2 红外对射传感器实验-V的工程文件。4.1.2点击左上角的Rebuild按键，编译整个工程，将生成hongwaiduishe.hex可执行文件，该可执行文件自动保存在配套光盘源代码传感器原理与应用实验2 红外对射传感器实验-Vout目录下。(注意：请根据该目录下 hongwaiduishe.hex 文件的生成时间，判断该文件是否是自己刚刚编译完成的。)4.1.3 使用串口线将电脑与红外对射传感器节点的串口相连，将红外对射传感器节点上的S1开关拨打到左边，让STC单片机和DB9相连。4.1.4 根据 配套光盘第三方应用软件STC_ISP的STC-ISP软件使用说明书-甄鹏-V，使用STC-ISP软件将4.1.2步中生成的可执行hongwaiduishe.hex文件通过STC_ISP串口下载软件下载进STC单片机中。4.2  实验源代码解析
#include

#define                            BUF_LENTH              128                            //定义串口接收缓冲长度
#define     uint unsigned int
#define     uchar unsigned char
unsigned char               uart1_wr;                            //写指针
unsigned char               uart1_rd;                            //读指针
unsigned char               xdata RX0_Buffer[BUF_LENTH];              //接收缓冲
unsigned char flag;
unsigned char i;
unsigned char   xdata mbus_buffer[255];
unsigned char   xdata mbus_Sendbuf[255];
unsigned char   xdata Crc_buf[2];  //声明存储CRC校验值的高8位及低8位的缓存
unsigned int  Crc_return_data;  //声明CRC校验值
bit                            B_TI; //发送完成标志
sbit  P1_0=P1^0;//定义P1.0端口
//                                                                                                                7       6      5       4         3      2    1    0   Reset Value
//sfr ADC_ConTR=0xBC;                            ADC_POWER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0 0000,0000              //AD 转换控制寄存器
#define ADC_OFF()              ADC_ConTR=0
#define ADC_ON                            (1 << 7) #define ADC_90T                            (3 << 5) #define ADC_180T              (2 << 5) #define ADC_360T              (1 << 5) #define ADC_540T              0 #define ADC_FLAG              (1 << 4)              //软件清0 #define ADC_START              (1 << 3)              //自动清0 #define ADC_CH0                            0 #define ADC_CH1                            1 #define ADC_CH2                            2 #define ADC_CH3                            3 #define ADC_CH4                            4 #define ADC_CH5                            5 #define ADC_CH6                            6 #define ADC_CH7                            7 uint adc10_start(uchar channel); void              uart1_init(void); void Uart1_TxByte(unsigned char dat); void Uart1_String(unsigned char code *puts); void delay_ms(unsigned char ms); unsigned int cal_crc(unsigned char *snd, unsigned char num); #define MAIN_Fosc                            UL             #define Baudrate0                            9600UL                                                                                                                                                       #define BRT_Reload                                          (256 - MAIN_Fosc / 16 / Baudrate0)                            //Calculate the timer1 reload value ar 1T mode / unsigned int cal_crc(unsigned char *snd, unsigned char num) {   unsigned char i, j;   unsigned int c,crc=0xFFFF;   for(i=0; i < num; i ++)   {       c=snd[i] & 0x00FF;       crc ^=c;       for(j=0;j < 8; j ++)       {           if (crc & 0x0001)           {               crc>>=1;

crc^=0xA001;

}

else crc>>=1;

}

}

return(crc);
}
//**********************************************************************
//函数名：uart1_init(void)
//输入  ：无
//输出  ：无
//功能描述：串口初始化函数，通信参数为9600 8 N 1
//**********************************************************************
void              uart1_init(void)
{
 PCON |=0x80;                            //UART0 Double Rate Enable
 SCON=0x50;                            //UART0 set as 10bit , UART0 RX enable
 AUXR |=  0x01;                            //UART0 使用BRT
 AUXR |=  0x04;                            //BRT set as 1T mode
 BRT=BRT_Reload;
 AUXR |=  0x10;                            //start BRT

ES  =1;
 EA=1;
}
//**********************************************************************
//函数名：Uart1_TxByte(unsigned char dat)
//输入  ：需要发送的字节数据
//输出  ：无
//功能描述：从串口发送单字节数据
//**********************************************************************
void Uart1_TxByte(unsigned char dat)
{
B_TI=0;
 SBUF=dat;
 while(!B_TI);
 B_TI=0;
}
//**********************************************************************
//函数名：Uart1_String(unsigned char code *puts)
//输入  ：字符串首地址
//输出  ：无
//功能描述：从串口发送字符串
//**********************************************************************
void Uart1_String(unsigned char code *puts)
{
for(; *puts !=0; puts++)
 {
Uart1_TxByte(*puts);

}
}

//**********************************************************************
//函数名：UART1_RCV (void)
//输入  ：无
//输出  ：无
//功能描述：串口中断接收函数
//**********************************************************************
void UART1_RCV (void) interrupt 4
{
 if(RI)
 {
RI=0;
RX0_Buffer[uart1_wr++]=SBUF;
//if(++uart0_wr >=BUF_LENTH)              uart0_wr=0;
flag=1;
 }

if(TI)
 {
TI=0;
B_TI=1;
 }
}

void delay_ms(unsigned char ms)
{
unsigned int i;
 do{
 i=MAIN_Fosc /1400;
while(--i);
 }while(--ms);
}复制代码
4.3  实验运行效果节点S1开关拨打到左边让STC单片机和DB9连接，打开串口调试助手，进入如图4.1所示界面，在串口参数设置选择正确的端口号以及9600-8-N-1串口配置，选择16进制发送，16进制接收，把红外对射传感器状态读取指令02 03 00 2C 00 01 45 f0复制到发送区，打开串口，点击发送： 02 03 00 2C 00 01 45 f0凹槽没有物体时返回：02 03 02 00 00 FC 44凹槽有物体时返回：02 03 02 00 01 3D 84 图4.1 红外对射传感器的返回值
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光电对射传感器电路图：对射光电传感器+红外对射计数传感器+传感器模资料下载

对射光电传感器资料
　　光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
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　　光电传感器一般由处理通路和处理元件2 部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。通常把光电效应分为3 类：（1 ）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等；（2 ）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等；（3 ）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池等。
?

光电对射传感器电路图：车载对射式光电传感检测电路原理剖析

　　随着单片机技术的飞速发展，以及电动机驱动芯片性能的日益完善，本设计系统通过单片机控制直流电动机实现了电动车在符合规定要求的跷跷板上的规定运动：在规定时间内的前进、后退运行；跷跷板处于平衡状态时以及到达跷跷板末端的停车候时；分阶段实时显示其行驶所用时间。该设计系统采用双CPU设计思路：选用AT89S52作为主CPU，主要完成对数据采集系统的数据处理，控制，电动车的实时显示，以及主从CPU的通信功能；选用 AT89C2051作为从CPU，控制电机的转速。该设计系统中采用脉冲宽度调制技术（PWM）实现对直流电动机的准确与灵活调速。
　　检测电路
　　光电传感器广泛应用于检测电路中，按结构形式可以分为反射式和对射式。本设计系统中电动车的行车路线检测，起停检测电路都要有反射式光电传感器完成，我们直接选用TCRT5000传感器，它是将一对红外发射、接收对管按合理的发射、反射接收角度安装在一个封装内，从而安装使用非常方便，测试准确度高；而平衡性检测电路由对射式光电传感器完成，此发射接受电路是有分立器件自行安装、调试的，测试结果理想。
　　对射式光电传感器也是由红外线发射管、接收管构成，并且二者位于同一直线上，相距约10～20mm，两管间没有障碍物时接收管接收到的红外线明显不同于有障碍物时，这样在接收端就会产生高低电平信号。为了让电动车行驶到C点，跷跷板达到平衡，我们制作了一个圆筒，并将其水平放在小车上，通过检测其内的小球所处的位置来调整电动车的位置，从而达到板的平衡。其检测原理图参见附录图3所示，在设计中，我们在圆筒的两端分别安装一个对射式光电传感器。
　　
　　图3 对射式光电传感器原理和电压比较器电路
　　直接对光电传感器电路进行测试时发现，没有障碍物时，输出电压可达到4.4V，有障碍物时电压只有0.2V，由于接收端易受到干扰，应将采集到的信号经过整形，比较电路，使其输出能够满足TTL逻辑电平，并且可以改善输出端的抗干扰特性。施密特触发器的整形功能比较强，但是电压不易调节，若利用电压比较器，只要提供合适的参考电压，就可以精确地输出脉冲波形，综合考虑我们选用性能较好的电压比较器电路。其原理图如图 1.3.2所示。
　　驱动电路
　　在本设计系统中，选用的是ST公司的L298N电机专用驱动芯片。该芯片的主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A，持续工作电流为2A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。
　　由L298N构成的驱动电路参见附录图4所示。
　　
　　图4 驱动电路
　　显示电路
　　采用LED显示，其特点是亮度大，视觉效果好。LED显示按不同分类方法可分为串行显示和并行显示也可分为静态显示和动态显示。可采用的方法有：MAX7219串行动态显示、74HC164串行静态显示、8279并行动态显示等多种方法。由于本设计采用干电池供电，在电路设计中应尽量降低功耗。采用LCD显示。液晶显示器集成度高，减少器件数目降低了功耗，同时也降低了电路的复杂性。而且液晶显示器本身功耗很小，非常适合于这种电源容量有限的系统。但是液晶显示也有其缺点，就是显示亮度不够，视觉效果不是很好。综合考虑题目要求，我们选用功能强大的CH451，它整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及uP监控的多功能外围芯片。由CH451构成的显示电路参见附录图5所示。
　　
　　图5 显示电路
　　本设计在完成基本要求方面，精度基本上达到了要求，由于受电动车本身的性能所限，我们很难实现对其方向的精确控制，因此只完成了题目的基本要求。