自制光電傳感器的設計與應用

本電路由光控比較電路（2只光敏電阻，LM358等）、繼電器驅動電路（2只9014，2只5V繼電器等）等部分組成。（先秀秀電路）

手工焊接后的版面：

一、光敏電阻的工作原理及其特性

光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導體光敏材料的兩端裝上電極引線，將其封在帶有透明窗的管殼里就構成了光敏電阻。光敏電阻的特性和參數如下：

暗電阻，光敏電阻置于室溫、全暗條件下的穩定電阻值稱為暗電阻，此時流過電阻的電流稱為暗電流。

亮電阻，光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測得穩定電阻稱為亮電阻，此時流過電阻的電流稱為亮電流。

伏安特性，光敏電阻兩端所加的電壓和流過光敏電阻的電流間的關系稱為伏安特性。（光敏電阻在使用時應限制兩端電壓，以免超過功耗造成損壞）

光電特性，光敏電阻兩極間電壓固定不變時，光照度與亮電流間的關系稱為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線性，這是光敏電阻的主要缺點之一。

二、雙運放LM358概述（因為制作電路時手頭正好有358就用了，本電路使用普通比較器就應該可以了比如393等）

LM358內部包括兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組，音頻放大器、工業控制、DC增益部件和其他所有可單電源供電的使用運算放大器的場合。（十分強大吧）LM358的電源電壓范圍：單電源（3-30V）;雙電源（正負1.5-正負15V）。下面介紹下LM358管腳作用：1腳，OUTPUT A；2腳，INPUT A（-）;3腳，INPUT A（+）; 4腳，VEE/GND; 5腳，INPUT B（+）;6，腳INPUT B（-）;7腳，OUTPUT B; 8腳，VCC。

三、電路原理及特點概述

1.電路原理，光敏電阻RG1、RG2安裝在檢測位置上，用來檢測光源。RG1、RG2分別接在運放的反向輸入端用作比較放大，經過放大的信號分別驅動晶體管VT1、VT2，控制繼電器K1、K2再利用繼電器觸點得到想要的開關信號。當有光線同時照到光敏電阻RG1、RG2時，其阻值下降，使得兩個運放的反向輸入端電位低于同向輸入端的電位，兩個運放均輸出高電平，使晶體管VT1、VT2導通，驅動繼電器K1、K2吸合。當光線只照到RG1上時，運放A1的反向輸入端電位低于同相輸入端電位，A1輸出高電平，VT1導通，K1吸合，K2保持不動。當光線只照到RG2上時運放A2的反向輸入端電位低于同相輸入端電位，A2輸出高電平，VT2導通，K2吸合，K1保持不動。如果RG1、RG2都不受光線照射，則A1、A2均輸出低電平VT1、VT2均不導通，K1、K2保持不動。信號經K1、K2常開觸點串聯后供給控制系統。只有K1、K2都動作控制系統才能得信號。（此部分電路圖中未表示）電路中RP1調整光敏電阻RG1、RG2的平衡值，以消除其阻值的不對稱性；RP2用來設定比較器的參考電壓。為方便觀察繼電器是否工作兩只LED用作指示燈。這里大家可能有疑問電路為啥要用2只光敏電阻，原因是被檢測的物體為長條形狀（在我們單位稱之為傳遞夾具條），通過傳送帶送到指定工位，很容易產生一端已經到達指定工位另一端卻還沒到達指定工位（東北話叫擺斜偏了），所以通過2只光敏電阻分別檢測夾具條兩端，只有兩端光敏電阻都被遮擋住電路才能通過2只繼電器常開觸點輸出信號。（電路本身也支持單光敏電阻單繼電器輸出）至于為什么使用繼電器輸出信號只是習慣問題，如需要檢測到位信號響應時間特別快的話繼電器就不適用了。（本公司到位信號一般都采用繼電器輸出開關信號）

2.此傳感器特點有：

（1）對檢測物體的限制很少 。由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃。塑料。木材。液體等幾乎所有物體進行檢測。（我們公司需要檢測的夾具條就是樹脂的，嘿嘿！）

（2）響應時間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。（當然后面的驅動電路就不能使用繼電器了哦）

（3）分辨率高。能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統，來實現高分辨率。也可進行小物體的檢測和高精度的位置檢測。

（4）可實現非接觸的檢測。可以無需機械性地接觸檢測物體實現檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。

（5）便于調整。在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。

（6）容易制作，傳感器的結構和原理簡單，容易制作。（本人用面包板手工焊接一上午做了2個，當然如果有條件或需要大量使用制作PCB版會更快更好更小型化更經濟）

（7）形式靈活，電路的驅動部分如經過簡單改動（如：繼電器更改為高速光耦等）就可以輸出電壓信號，響應時間也可以變短

（8）成本低廉，手工制作此傳感器不超過50元，并且是雙端感應，一個頂倆啊！（本著一切圍繞著降低成本的思想）

請大家多多指教！