工控摘要：光電開關(guān)在工業(yè)自動控制設備中應用廣泛，與機械行程開關(guān)相比，光電開關(guān)無機械碰撞，響應快，控制精度高。許多包裝機、印刷機、紡織機等都用其進行限位、換向及其它控制。本文介紹的紅外光電開關(guān)，由紅外二極管（GaAs發(fā)光二極管、光敏二極管）集成運算放大器及繼電器等構(gòu)成。其特點是電路簡單、抗*力強、工作穩(wěn)定可靠。
　　
　　1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理
　　
　　紅外光電開關(guān)電路原理圖如圖1。紅外發(fā)光二極管V1或V2（SE303）與電阻R1組成紅外發(fā)射電路直接驅(qū)動，產(chǎn)生紅外光信號。紅外光敏二極管或與電阻或紅外線接收頭構(gòu)成紅外接收電路直接接收，其作用是將紅外信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于紅外光敏二極管的峰值波長在的紅外區(qū)域，安裝時再選帶有可見光截止濾波片的硅光敏二極管，環(huán)境光對它的影響就很小，使用時一般不再對環(huán)境光進行要求。
　　
　　集成運算放大器IC1-1（LM324）。與外圍元件組成直流電壓比較器，紅外接收電路的輸出直接加到IC1-1的同相端，電位器RP中心頭輸出的基準直流電壓加于反相端，通過3腳與2腳的電壓比較使IC1-1的輸出為低電平（0.00V）或高電平（7.62V）。發(fā)光二極管VH為指示燈，用來指示紅外光電開關(guān)的工作狀態(tài)。IC1-2（LM324）連接成跟隨器電路，用來推動晶體三極管VT（9013）工作，這樣可減輕IC1-1的負擔。晶體三極管與繼電器KS（4098）構(gòu)成開關(guān)電路，可用來控制用電設備。
　　
　　當紅外光敏二極管受紅外發(fā)光二極管照射時，IC1-13腳為低電平，3腳電壓低于2腳電壓，1腳輸出為低電平，指示燈VH不亮，繼電器KS不動作。當V3或V4任一只紅外光敏二極管被遮蔽時，IC1-13腳為高電平，3腳電壓高于2腳，1腳輸出為高電平，指示燈VH亮，繼電器動作，被控設備工作。圖中用2對紅外二極管構(gòu)成2只光電頭，可用來控制機械裝置左右往返運動，進行限位及換向，起行程控制作用。從IC1的1腳或7腳可以輸出邏輯電平信號，配合計數(shù)器可對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品進行計數(shù)，并可根據(jù)生產(chǎn)的需要，隨時增減光電頭的數(shù)量，與生產(chǎn)機械配套，將多臺機器輸出的產(chǎn)品進行數(shù)字累計。
　　
　　2.元器件選擇
　　
　　V1可選用SE303紅外發(fā)光二極管。V2選用PH302帶有濾波片的紅外光敏二極管，也可用其他型號代替。IC1-1、IC1-2選用LM324或HA17324，它采用14腳雙列直插塑料封裝，其內(nèi)部包含4組形式*相同的運算放大器，除電源共用外，4組運算相互獨立。RP可選用WS-2鎖緊型有機實芯電位器。VT可選用NPN型晶體三極管9013、9014，也可用開關(guān)管3DK2或3DK4。VH選用高高度紅色發(fā)光二極管，KS可選用4098繼電器，其余元件無特殊要求，可按圖標參數(shù)選取。
　　
　　3.安裝與調(diào)試
　　
　　光電頭主要由紅外二極管和U形支架組成。紅外二極管應外加罩殼并固定在U形支架上。光電頭安裝完畢，接入電路后，可用數(shù)字萬用表測量紅外發(fā)射管2端的電壓，正常值應為1.35V左右，如偏離太遠，可能是將發(fā)射管誤裝成了接收管，注意調(diào)整。只要光電頭安裝正確，軸線上的小孔對準了，測量接收管2端的電壓應為0.26V左右，如偏得太遠，應注意微調(diào)紅外二極管在光電頭上的位置，調(diào)試完畢，可用薄形物體從光電頭中通過，此時紅外光電開關(guān)應動作。
　　
　　4.結(jié)束語
　　
　　該開關(guān)已與數(shù)字毫秒計配套，用于自由落體儀、氣墊導軌上使用達2年之久，并且效果良好。