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高 質(zhì) 量 光 電 開 關(guān) 應(yīng) 用

目錄:產(chǎn)品應(yīng)用星級:3星級人氣:-發(fā)表時(shí)間:2021-09-03 15:51:00
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 一、介紹

 

隨著科技進(jìn)步,各種電子產(chǎn)品的自動化程度也跟著提高,自動化程度越高的產(chǎn)品,代表也包含了更多的感測組件。為了避免人眼被環(huán)境中各種產(chǎn)品或設(shè)備感測時(shí)發(fā)射的光干擾,所以使用人眼無法察覺的紅外線(Infrared; IR)產(chǎn)品做為傳感器。

 

這份應(yīng)用手冊將會介紹如何利用紅外線發(fā)射組件(InfraredEmitter)及紅外線接收組件(Infrared Receiver)作物體偵測應(yīng)用。

 

最常見的紅外線發(fā)射及接收組件就是紅外線發(fā)光二極管(IR Light-emitting diode; IR LED)及光三極管(Photo Transistor; PT),圖一為基本的 IR LED 搭配 PT 的應(yīng)用電路。

 


圖一

 

原理說明:

 

IR LED 為發(fā)射端,順向電流(Forward current; IF)越大發(fā)射的輻射強(qiáng)度越大。

 

PT 為接收端,收到的輻照度越大,產(chǎn)生的光電流 IC(on)越大。

 

調(diào)整 Rlimit 值可控制 IF 的大小。

 

調(diào)整 RL 值可控制 Vout 的大小。

 

Vout 可接 MCU 的 ADC(Analog-to-Digital Converter)或 GPIO 做準(zhǔn)位判斷。

 

判斷說明:

 

無輻照度時(shí),PT 截止,Vout 輸出為高電平(Vcc)

 

輻照度低時(shí),PT 導(dǎo)通,Vout 輸出為高電平(Vcc – (Ic x RL))

 

輻照度高時(shí),PT 飽和,Vout 輸出為低電平(VCE(sat))

 

注:VCE(sat)為 PT 飽和電壓。

 

二、利用反射式 ITR 做物體偵測方法:

 

IR LED 通常和 PT 一起搭配作為物體偵測或是遮斷偵測應(yīng)用。圖二為利用 IR LED 發(fā)射 IR 經(jīng)由物體反射到 PT 做反射式物體偵測的示意圖。

 

為了避免 IR LED 發(fā)射的 IR 不經(jīng)過物體反射,直接在機(jī)構(gòu)內(nèi)照射到 PT 造成誤判,所以 IR LED 跟 PT 必須有效隔離。利用底下的兩項(xiàng)特性,即可做到反射物的距離偵測。

 

反射物距離越近,PT 收到的反射輻照度越強(qiáng),輸出的電流會越高。

 

不同的材料會有不同的反射率,一般顏色越深、表面越粗糙的物體反射率越低,同距離情況下,接收端輸出的電流相對會降低。

 


圖二

 


圖三

 

若使用直流(Direct current; DC)的偵測方式,在 ITR 被環(huán)境光照射時(shí)容易造成誤判。

 

原因是 PT端無法分辨接收到的輻照度是來自于環(huán)境光,還是 IR 經(jīng)物體反射。

 

改善方式如圖四,把 IR 的發(fā)射方式從DC改為脈沖(Pulse),然后PT需分別偵測每次IR Off及IR On時(shí)的電壓值Vout(Off)及Vout(On),此時(shí) Vout(Off)就代表環(huán)境光造成的偏移值(Offset),Vout(On)代表的則是環(huán)境光加上 IR 發(fā)射時(shí)的電壓值,故 Vout(On)和 Vout(Off)之間的電壓差就是單純 IR 發(fā)射時(shí)造成的電壓值。

 

此方式除了可以降低環(huán)境光的干擾,也因?yàn)?IR 的發(fā)射是利用 Pulse 短時(shí)間點(diǎn)亮,故可以利用更強(qiáng)的電流驅(qū)動來偵測更遠(yuǎn)的距離。

 


圖四

 

圖五為 PT 實(shí)際輸出波形的例子,可發(fā)現(xiàn)在 IR 從 On 切換到 Off 時(shí),PT 會有一段延遲時(shí)間,故在取樣 Vout(Off)時(shí),需確認(rèn) PT 輸出電壓已經(jīng)穩(wěn)定,避免后續(xù)計(jì)算物體偵測變異量時(shí)造成誤判。

 


圖五

 

三、結(jié)論

 

調(diào)整 IF 或 RL 可以調(diào)整物體偵測距離,若想增加偵測距離且無功耗考慮,建議以增加 IF 優(yōu)先,因加大 RL 同時(shí)也會增加光干擾的強(qiáng)度;若是要降低偵測距離則以降低 RL 電阻值優(yōu)先,同時(shí)降低環(huán)境光干擾。

 

四、型號推薦

 

直插型:ITR20001/T24、ITR-9908、ITR8307

 

貼片型:ITR8307/S18/TR8、ITR8307/L24/TR8、ITR1502SR40A

 

PS:如需億光光電開關(guān)的樣品測試、規(guī)格書資料、應(yīng)用技術(shù)咨詢等,請聯(lián)系超毅電子。


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