红外光电开关的电路结构及工作原理

光电开关在工业自动控制设备中应用广泛， 与机械行程开关相比， 光电开关无机械碰撞， 响应快， 控制精度高。许多包装机、印刷机、纺织机等都用其进行限位、换向及其它控制。本文介绍的红外光电开关， 由红外二极管（GaAs发光二极管、光敏二极管）集成运算放大器及继电器等构成。其特点是电路简单、抗干扰能力强、工作稳定可靠。

1.电路结构及工作原理

红外光电开关电路原理图如图1。红外发光二极管V1或V2（SE303）与电阻R1组成红外发射电路直接驱动， 产生红外光信号。红外光敏二极管或与电阻或红外线接收头构成红外接收电路直接接收， 其作用是将红外信号转换成电信号。由于红外光敏二极管的峰值波长在的红外区域， 安装时再选带有可见光截止滤波片的硅光敏二极管，环境光对它的影响就很小， 使用时一般不再对环境光进行要求。

集成运算放大器IC1-1（LM324）。与外围元件组成直流电压比较器，红外接收电路的输出直接加到IC1-1的同相端， 电位器RP中心头输出的基准直流电压加于反相端， 通过3脚与2脚的电压比较使IC1-1的输出为低电平（0.00V）或高电平（7.62V）。发光二极管VH为指示灯， 用来指示红外光电开关的工作状态。IC1-2（LM324）连接成跟随器电路， 用来推动晶体三极管VT（9013）工作， 这样可减轻IC1-1的负担。晶体三极管与继电器KS（4098）构成开关电路， 可用来控制用电设备。

当红外光敏二极管受红外发光二极管照射时， IC1-13脚为低电平， 3脚电压低于2脚电压， 1脚输出为低电平， 指示灯VH不亮， 继电器KS不动作。当V3或V4任一只红外光敏二极管被遮蔽时， IC1-13脚为高电平，3 脚电压高于2脚，1脚输出为高电平， 指示灯VH亮，继电器动作， 被控设备工作。图中用2对红外二极管构成2只光电头，可用来控制机械装置左右往返运动， 进行限位及换向， 起行程控制作用。从IC1的1脚或7脚可以输出逻辑电平信号， 配合计数器可对生产过程中的产品进行计数，并可根据生产的需要， 随时增减光电头的数量， 与生产机械配套，将多台机器输出的产品进行数字累计。

2.元器件选择

V1可选用SE303红外发光二极管。V2选用PH302带有滤波片的红外光敏二极管，也可用其他型号代替。IC1-1、IC1-2选用LM324或HA17324，它采用14脚双列直插塑料封装，其内部包含4组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，4组运算相互独立。RP可选用WS-2锁紧型有机实芯电位器。VT可选用NPN型晶体三极管9013、9014，也可用开关管3DK2或3DK4。VH最好选用高高度红色发光二极管，KS可选用4098继电器，其余元件无特殊要求，可按图标参数选取。

3.安装与调试

光电头主要由红外二极管和U形支架组成。红外二极管应外加罩壳并固定在U形支架上。光电头安装完毕， 接入电路后， 可用数字万用表测量红外发射管2端的电压， 正常值应为1.35V左右， 如偏离太远， 可能是将发射管误装成了接收管， 注意调整。只要光电头安装正确， 轴线上的小孔对准了，测量接收管2端的电压应为0.26V左右， 如偏得太远， 应注意微调红外二极管在光电头上的位置， 调试完毕， 可用薄形物体从光电头中通过， 此时红外光电开关应动作。

4.结束语

该开关已与数字毫秒计配套，用于自由落体仪、气垫导轨上使用达2年之久， 并且效果良好。