Схема оптического концевого датчика

В различных устройствах автоматики применяются концевые датчики, представляющие собой механические микровыключатели, приводимые в движение различными механическими толкателями, закреплёнными на различных деталях оборудования. В более современном оборудовании применяются датчики на основе магниточувствительных микросхем или оптики. В этих устройствах в зазор датчика входит шторка, которая либо замыкает магнитное поле, либо перекрывает свет.
Несложный оптический датчик, работающий именно на этом принципе, можно сделать по схеме, представленной на Рис.1


В качестве светоизлучателя и фотоприёмника используются два светодиода АЛ107. Эти светодиоды достаточно хорошо работают как оптическая пара, если между ними расстояние не слишком большое.
На элементах D1.1-D1.2 микросхемы К561ЛН2 выполнен мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой около 600 Гц. Эти импульсы усиливаются по мощности двумя элементами D1.3 и D1.4, включёнными параллельно и поступают на ИК-светодиод HL1, который излучает вспышки ИК-света с такой частотой. Когда шторки нет в зазоре этот свет поступает на второй светодиод, работающий как фотоэлемент. В нём наводится небольшое переменное фотонапряжение, которое поступает на затвор полевого транзистора VT1 и усиливается им. С его стока это напряжение поступает на детектор на транзисторе VT2 и конденсаторе С3. На коллекторе транзистора выделяется постоянное напряжение, близкое по уровню, логической единицы.
Если в зазор между HL1 и HL2 вдвинута шторка, это препятствует прохождению света. Переменное напряжение на HL2 либо вообще отсутствует, либо сильно уменьшается. Это приводит к тому, что переменного напряжения, поступающего на базу VT2 становится недостаточно для работы детектора, и на постоянное напряжение на коллекторе VT2 падает на уровне логического нуля. На выходе D1.6 устанавливается нулевой логический уровень.
Подстроечным резистором R4 устанавливают чувствительность датчика под конкретную шторку в зависимости от выбранного расстояния между HL1 и HL2 (как того требует механическая конструкция).
Если на выходе схемы присутствуют импульсы в то время, когда свет не перекрывается шторкой, можно увеличить частоту мультивибратора D1.1-D1.2 уменьшив сопротивление R1. Быстрота реакции датчика зависит от величин С3 и R6 (постоянная времени детектора). Если требуется большее быстродействие, то эти величины можно уменьшить, но, чтобы исключить проникновение импульсов на коллектор VT2, когда шторка открыта, нужно будет увеличить и частоту мультивибратора.
Если нет ИК-светодиодов АЛ107 можно сделать датчик на видимом свете, используя обычные светодиоды видимого спектра, такие как АЛ102, АЛ307. Транзистор КП303А можно заменить на КП303Е. Транзистор КТ3107 заменяется любым аналогичным транзистором структуры p-n-p, например КТ361, КТ502. Микросхему КК561ЛН2 можно заменить аналогами серий К1561, К564. Можно использовать микросхему с двумя инверторами, такую как К561ЛА7 или К561ЛЕ5, при этом, элементы D1.3 и D1.4 исключаются и заменяются транзисторным ключом на транзисторе КТ503 или аналогичном.
На основе этой же схемы можно сделать пожарный датчик, реагирующий на задымление какого-то устройства, например в мощном блоке питания. Датчик располагают в тёмном месте, которое быстро задымится в случае горения проводки, трансформатора, других элементов. Частицы дыма препятствуют прохождению дыма и датчик на это реагирует.

автор Лыжин Р.
источник: ” РАДИОКОНСТРУКТОР “, 1 – 2004, стр. 30

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.