【文章內容簡介】 林頓光敏三極管輸出型光耦合器、光控晶體閘流管輸出型光耦合器以及集成電路型光耦合器等。光耦合器的主要特點：1） 輸入與輸出間絕緣；2） 信號單向傳遞，輸出信號對輸入端無影響；3） 抗干擾能力強；4） 響應速度較快；5） 工作穩(wěn)定可靠、無觸點、壽命長。光耦合器的幾種常見形式:1. 光電開關光電開關是一種特殊形式的光電耦合器件，只不過其發(fā)光部和受光部不是一個封閉的整體，它們之間可以插入被測物體。因此當被測物體改變光路的通斷狀態(tài)，將引起電路的通斷，起到開關和繼電器的作用。由于其通斷代表了“1”、“0”信號，因而又起到了1bit的編碼作用，所以也是一種最簡單的編碼器。光電開關應用極廣，利用它可簡單方便的實現(xiàn)自動控制與自動檢測。最常見的光電開關由紅外發(fā)光二極管和硅光敏三極管組成，按結構不同，光電開關可分為透過型和反射型兩種（）。光電開關示意圖。這里所謂的“槽型”指的是其外部形狀像是一個槽子，其實其電路結構與普通光電耦合器沒有什么兩樣。圖中左槽沿安裝一個砷化鎵（GaAs）近紅外發(fā)光二極管，其峰值波長為880nm，右邊為硅光敏三極管，其峰值波長也為880nm。發(fā)光二極管窗口與光敏三極管的窗口正好相對。若發(fā)光二極管通以電流，發(fā)光二極管便會發(fā)出紅外光。那么當中間無縫隙無物體時，光敏三極管便通過電流；若中間縫隙插入不透明片狀物，則光敏三極管便不會有電流通過。這樣，槽型光電耦合器便起到開關的作用，故稱為光電開關，也稱為光電斷路器。這種光電傳感器的發(fā)光二極管發(fā)出的光直接到達光敏三極管，成為透射型光電斷路器。 投射式光電傳感器光電開關的發(fā)光二極管和光敏三極管一般采用直流供電可?？捎盟鼇頇z測物體的有無、。抽屜裝有插銷。抽屜推進桌子里后，插銷進入槽型光電開關耦合器的槽隙中遮住光，光電開關無輸出。抽屜拉出后，插銷離開槽隙，使發(fā)光二極管的光照射到光敏三極管上，光敏三極管通過電流。用此電流驅動報警器等起到防盜作用。（a）是一種反射式光電開關的外形圖。這種光電開關的發(fā)射孔和接收孔位于同一側。光線發(fā)出后只有經過障礙物反射回來后光敏三極管才可接收到，（b）所示。反射式光電開關 光電開關在使用中應注意的一個問題是響應速度問題，光電開關的光敏三極管響應慢。GaAs（砷化鎵）紅外發(fā)光二極管的上升和下降時間為4ns，硅光敏三極管的上升和下降時間為3us。發(fā)光二極管通以恒定電流，其速度不影響光電開關的速度，速度只決定于光敏三極管。光敏三極管的上升和下降時間按3us計算。光電開關作為代替人類視覺的最簡單的傳感器已經發(fā)展了各種型式。也可采用單個紅外發(fā)光二極管與光敏管設計組裝成各種遙控或遠距離檢測的光電開關（）光電開關的應用2. 紅外光電對管 發(fā)射電路由紅外發(fā)射管和電阻組成。紅外發(fā)射管的作用是電脈沖信號轉換為光信號送出。當輸出變化的電脈沖信號時，發(fā)射管發(fā)射出的紅外線強度就隨之變化。電阻起限流的作用，電阻越小，通過紅外發(fā)射管的電流越大，發(fā)射管的發(fā)射功率就越大，發(fā)射距離就越遠；電阻取的過小會損壞紅外線發(fā)射管。 接收電路由光電接收管和電阻組成。光電接收管的作用是將接收到的光信號轉換為電信號，電阻作用是取樣，稱為取樣電阻。當紅外光照射光電接收管時，光電接收管的電阻將減小，光電接收管使電阻的電流增大，從而電阻兩端產生隨入射紅外光強弱變化的電壓，此變化的電壓信號經紅外接口輸入主機。由于不同光電接收管的性能參數(shù)不一，電阻的阻值以及光電接收管需要根據(jù)實際情況做一定調整。常見光電接收管有兩種形式，一種是光電接收二極管，一種是光電接受三極管（只有兩只引腳）（光電三極管較為常見）。用光電二極管其負極需要接+5V一端。1．測試紅外線發(fā)射管紅外線發(fā)射管是二極管，可用萬用表電阻的RK檔測量紅外發(fā)射管正反向電阻，反向電阻通常無窮大，正向電阻一般為15K。2．測光電接收管測光電接收三極管時，RK檔測量兩只引腳間正反向電阻，光電接收管反向電阻應為500K（越大越好），不受光線照射影響；正向暗電阻（不受光照射時）應大于300K（越大越好），正向明電阻（強光照射時）應小于30（越小越好）。測光電接收二極管時，萬用表電阻RK檔測量光電二極管兩只引腳間正反向電阻，正向電阻約為5K左右，不受光線影響；反向暗電阻（不受光照射時）應大于500K（越大越好）；反向明電阻（強光照射時）小于0，小于0的原因是受光線照射后，二極管PN結將獲得的光能轉換為電能。3. 光敏二極管與光敏三極管 光敏二極管與光敏三極管均為近紅外接收管。這種管子把接收到的光的變化變成電流的變化，再經放大和處理，用于各種控制目的。目前用的最廣的就是紅外線遙控器（遙控電視機、錄像機及音響等）。它們除了用于家用電器遙控外，還用于光纖通訊、光纖傳感器、火災報警傳感器、光電轉換儀器、光電耦合器、光電開關、光電讀出機（自動閱卷等）等。 1) 光敏二極管 光敏二極管的結構圖 。其基本原理是，當光照射到PN結上時，PN結便吸收光能并把它轉變?yōu)殡娔?。它有兩種工作狀態(tài)。1）光敏二極管的加反向電壓時，電流（稱為光電流）隨光照強度變化而變化。光照強度越強，反向電流越大，如圖的第三象限。這是最常用的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，反向電流與光強成正比。當光強度為零時，反向電流（此電流稱為暗電流）為零（）。光電流最大約為幾十微安。反向工作電壓一般不大于10V，最大也僅為50V。2）光電二極管不加電壓，PN結受光照射后會產生正向電壓，從而使閉合回路中流過電流，如圖41（c）中的第四象限。由于這一特性，可以把光敏二極管用作光電池，把光能變?yōu)殡娔?。這種工作狀態(tài)一般用作光電檢測。3）光敏二極管加正電壓，如圖41（c）的第一象限所示。這種狀態(tài)是沒有用的。光敏二極管有四種類型：PN結型（也稱PD）、PIN結型、雪崩型和肖特基結型。用的最多的是PN結型，它的價格最便宜。其它幾種速度高、價格高，主要用于光纖通訊、比色記等。4）光譜響應特性硅光敏二極管的光譜范圍為400nm~1100nm，其峰值波長為800nm~900nm（頂峰為800nm），如圖41（b）所示。這與GaAs紅外發(fā)光二極管的光譜響應特性相匹配，兩者配合可以獲得較高的傳輸效率。2) 光敏三極管 光敏三極管也是依靠光照射來使輸出電流發(fā)生變化的器件?？梢越频恼J為，光敏三極管的發(fā)射極電流或集電極電流與光強成正比。光敏三極管與加反向偏壓的光敏二極管的工作原理類似的，但是器件中有兩個PN結，以便利用一般晶體管的作用得到電流增益。因而，有的文獻稱光敏三極管為光電孿生二極管或具有兩個PN結的光敏二極管。由于具有比光敏二極管高的多的響應度（又稱靈敏度），工作時對電源的要求又不苛刻，所以，它是目前我國應用最廣泛的一種半導體光敏器件。光敏二極管的結構和特性曲線 光敏三極管的外形、原理性結構、常用符號及等效電路圖光敏三極管的外形、原理性結構、。工作時所加偏壓的極性已在圖中示出。這是一種用平面工藝制造的硅NPN型光敏三極管。在圖中，只畫了E、C兩個引出端子，實際上，是既可以只有E、C兩個引出端子，也可以有E、B、C 三個引出端子的。B端子從NPN結構中的P區(qū)引出。具有B引出端子的光敏三極管，不僅使用上會給我們帶來方便，而且可以使光敏三極管的頻率特性等某些性能得到改善。在電路上，光敏三極管可以等效為在一個晶體管的基極與集電極之間接一個光敏二極管。而且，光敏二極管的連接必須這樣，當晶體管加正常工作電壓時，光敏二極管是處于反向偏置的。實際的光敏三極管中，集電結的作用正與上述光敏二極管的作用相同。因此光敏三極管就相當于一個把集電結光敏二極管光電流加以放大的晶體管放大器。這樣的等效電路，簡單明白的說明了光敏三極管比光敏二極管有大得多的光電流的原因。 2．4光電傳感器的應用注意事項： 光敏三極管和發(fā)光二極管的速度快，因而光電傳感器的速度也快，可以檢測快變信號。 可見光波長為380nm（紫色光）~760nm（紅光），紅外光波長為760nm~100um，而光敏三極管接收的峰值波長為880nm~900nm是近紅外光。陽光的波長（長于280nm以上）的范圍較寬，易對光電傳感器形成干擾。因此避免陽光照射到光敏三極管。 光電傳感器可測試的最短距離為幾毫米至數(shù)米。最長達數(shù)百米。撥碼開關單片機系統(tǒng)中，人們對單片機發(fā)送命令或輸入數(shù)據(jù)可以以采用鍵盤，鍵盤輸入隨時間都可進行，靈活性很大，給人們的操縱以很大的方便。也正是這種靈活性給人們誤操作開了方便之門。如果某些重要的功能或數(shù)據(jù)也由鍵盤輸入，必將因易誤操作而產生一些不良后果。因此人們常常用設定靜態(tài)開關的方法來執(zhí)行這些功能或輸入這些數(shù)據(jù)。靜態(tài)開關一經設定，將不再改變，一直維持設定的開關狀態(tài)。通常這些開關的狀態(tài)是在單片機系統(tǒng)加電時由CPU讀入RAM中的，以后CPU將不再關注這些開關的狀態(tài)，因此，即使在加電后，這些開關的狀態(tài)發(fā)生變化也不會影響計算機的正常操作，只有在下一次加電時，這些新的開關狀態(tài)才能生效。 數(shù)字撥碼盤輸出有BCD編碼的四線輸出和單片十位的十線輸出兩種方式。 十線撥碼盤實際上是一種單刀十擲的轉化開關。顯然這種撥盤結構簡單，與8031接口時，將A端接地，0~9線與8031的有關輸入口線相接，就可完成撥盤與8031的接口，當8031讀入口線電平狀態(tài)時，就可判斷開關處于哪一個檔位。其不足是占用口線資源較多。BCD撥碼盤，是十進制數(shù)輸入，BCD碼輸出。它有0~9十個位置，每個位置有相應的數(shù)字顯示，代表一位十進制數(shù)的輸入。而每片撥盤代表一位十進制數(shù)，n位十進制數(shù)，可用n片撥盤并聯(lián)安裝組成。十線撥盤結構 三位十進制撥盤組 十線撥碼盤與8031的接口BCD碼撥盤后面有5個接點，其中A為輸入控制線，另外四根是BCD碼輸出線。撥盤