2课题五红外线光电开关电路的安装与调试

课题五红外线光电开关电路的安装与调试

1．实训目的

（1）熟悉红外线发射、接收管的使用方法。

（2）熟悉光电转换电路的构成和应用。

（3）学习组装调试一种红外线光电开关电路。

（4）掌握小型继电器的结构及接线方法。

2．实训设备及器件

（1）实训设备：直流稳压电源1台，万用表1只，面包板1块。

（2）实训器材：红外线光电开关，小型继电器，施密特触发器，二极管，三极管，LED，电阻。

3．实训电路及说明

在电子电路中，红外线的发射与接收一般是使用红外发光二极管和红外接收管完成的。这种半导体器件体积可以做的很小，具有重量轻、功耗低、使用寿命长、发出的光均匀稳定等特点。此外，它的最大特点是：这种发光二极管发出的红外光为不可见光，当发出的光束被某一特定的信号调制后，只有专门的调制电路才可接收到，这就具有很强的抗干扰性和保密性。因此在诸如电器的遥控电路、重要部门的防盗报警机构以及其他自控装置中被广泛应用。

本课题学习使用以红外发射、接收管作为传感器组成的红外光电开关电路，其原理图如图2-5-1所示。

图2-5-1红外线光电开关电路

在这个电路中，使用了通用红外线光电开关作为红外线传感器，其外形如图2-5-2所示。这个组件内含有一只微型红外线发射管与一只微型接收管，它主要用于复印机、打字机、冲床等作限位控制、光电计数等。

图2-5-2 红外线光电开关外形图

电路中IC为带有施密特触发器的反相器，用于对信号整形；VT1、VT2构成复合管与继电器K组成了控制执行电路。

电路的工作原理是：红外发射管RLED在通电情况下发出不可见的红外光束，照射在接收管VTG上，接收管VTG实质上相当于一个基极受光照控制的三极管，由于它的基区面积较大，所以当有光照射时，在基区激发出自由电子空穴对，其作用相当于向基区注入少数载流子，效果与引入基极电流一样，因此，能够在集电极回路产生较大的电流，使接收管VTG导通，A点呈低电平，反相器则输出为高电平，它使VT1、VT2导通，继电器K吸合，常开触点闭合。只要在发光管和接收管之间遮挡光线，VTG便截止，A点即由低变为高电平，使反相器输出变为低电平，VT1、V T2截止，继电器K常开触点断开。

值得注意的是，在接收管由亮到暗，或由暗到亮的过程中，晶体管要经过导通和截止的临界状态，十分不稳定，会产生一连串的抖动脉冲。为了消除这种抖动干扰，通常采用施密特触发器来担任整形，以便得到理想的矩形波形，图中IC选用六施密特触发器40106，只用其中的一个单元。

电路中9014与9013连接成复合管形式，它使得电路具有很高的电流放大系数，只要给VT1提供较小的基极电流就可以给继电器提供足够的吸合电流。

在本课题中小型继电器J2C-23F的工作原理及接线方法参见附录四。与继电器并联的续流二极管VD是用来限制继电器断电时电感线圈所产生的感生电动势，以免晶体管c、e间的电压过大，超过晶体管的U（BR）CEO而将晶体管击穿。

4．实训内容及步骤

（1）、用万用表对红外发射、接收管、9013、9014三极管、继电器等元器件进行检测。测量红外线发射管的方法很简单，使用万用表电阻档，按照测量普通二极管的方法，即很容易地判别出其正、负极及其性能。测量接收管的方法是：使用指针式万用表R×1K档，红黑表笔分别接接收管的两只引脚，其中一次测量的电阻值较大，此时将接收管的受光面用强光照射（手电筒光线即可），若其电阻值明显减少，则万用表黑表笔接的引脚为接收管的集电极，红表笔所接为发射极。

（2）、按图2-5-1所示电路组装电路，检查无误接通电源。若发光二极管不亮，应检查电路安装是否正确，若发光二极管亮，在红外发射、接收管之间加以遮挡，继电器释放，则电路视为正常。

（3）、测量红外线开关遮挡前后的UA、UB1、UC2，记入表2-5中。

表2-5

遮挡前遮挡后

UA/V

UB1/V

UC2/V

（4）、用示波器观察并记录遮挡前后UA、UB1、UC2的波形及参数。

5．实训报告

（1）对实验过程中出现的故障进行仔细分析，找出原因并记录之。

（2）处理实验数据，总结本次实训的心得体会并完成实训报告。

6．预习思考题

（1）说明图2-5-1中二极管VD的作用。若不接VD，可能产生什么后果？

（2）利用红外线光电开关电路，设计一种实际工业控制过程电路，用简洁的语言和方块图描述该电路的工作过程，包括说明红外线对管的安置方法及继电器驱动的电气设备（如泵、电机等）。