【正文】 珍，戴伏生，毛興鵬. 熱釋電紅外傳感器在車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的應(yīng)用. ：P47~49.[16] 曾謝華，楊普國(guó)，馬志誠(chéng)，王揚(yáng). 基于紅外熱釋電傳感器的計(jì)數(shù)裝置的設(shè)計(jì). 昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào). ：P48~52.第4章 光電耦合器及其應(yīng)用電路 光電耦合器工作原理及其結(jié)構(gòu)光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接收器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一黑色樹脂外殼內(nèi)而構(gòu)成的器件，如圖61所示。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接收器件接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電－光－電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。圖41 光電耦合器的封裝結(jié)構(gòu)圖光電耦合器能夠強(qiáng)有力地抑制尖峰脈沖及各種噪音等的干擾，從而在傳輸信息中大大提高了信噪比。具有如此高的抗干擾能力，這是因?yàn)?：(1) 光電耦合器的輸入阻抗很低(一般為100Ω～1KΩ)，而干擾源的內(nèi)阻一般都很大(一般為lO5～106Ω)，按照一般的分壓比的原理來(lái)計(jì)算，能夠饋送到光電耦合器輸入端的干擾噪聲就變得很小了。(2) 由于一般干擾噪聲源的內(nèi)阻都很大，雖然也能供給較大的干擾電壓，但可提供的能量卻很小，只能形成很微弱的電流。而光電耦合器的發(fā)光只有在通過一定的電流時(shí)才能發(fā)光，因此即使是電壓幅值很高的干擾，由于沒有足夠的能量不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。(3) 光電耦合器的輸入——輸出是用光耦合的，這種耦合又是在一個(gè)密封管殼內(nèi)進(jìn)行的，不會(huì)受到外界光的干擾。(4) 輸入——輸出間的寄生電容很小(一般為0．5～2pf)，絕緣電阻又非常大(一般為1011～1012Ω)，因而輸出系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾噪音很難通過光電耦合器反饋到輸入系統(tǒng)中去。 光電耦合器的種類及參數(shù)比較由于光電耦合器的品種和類型非常多，在光電子DATA手冊(cè)中，其型號(hào)超過上千種，通?？梢园匆韵路椒ㄟM(jìn)行分類：(1) 按光路徑分，可分為外光路光電耦合器（又稱光電斷續(xù)檢測(cè)器）和內(nèi)光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。(2) 按輸出形式分，可分為：a、光敏器件輸出型，其中包括光敏二極管輸出型，光敏三極管輸出型，光電池輸出型，光可控硅輸出型等。b、NPN三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型，互補(bǔ)輸出型等。c、達(dá)林頓三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型。d、邏輯門電路輸出型，其中包括門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門電路輸出型等。e、低導(dǎo)通輸出型（輸出低電平毫伏數(shù)量級(jí)）。f、光開關(guān)輸出型（導(dǎo)通電阻小余10Ω）。g、功率輸出型（IGBT/MOSFET等輸出）。(3) 按封裝形式分，可分為同軸型，雙列直插型，TO封裝型，扁平封裝型，貼片封裝型，以及光纖傳輸型等。(4) 按傳輸信號(hào)分，可分為數(shù)字型光電耦合器（OC門輸出型，圖騰柱輸出型及三態(tài)門電路輸出型等）和線性光電耦合器（可分為低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源型，雙電源型等）。(5) 按速度分，可分為低速光電耦合器（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合器（光敏二極管帶信號(hào)處理電路或者光敏集成電路輸出型）。(6) 按通道分，可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。(7) 按隔離特性分，可分為普通隔離光電耦合器（一般光學(xué)灌膠封裝低于5000V，空封裝低于2000V）和高壓隔離光電耦合器（可分為10kV,20kV,30kV等）。(8) 按工作電壓分，可分為低電源電壓型光電耦合器（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合器（一般大于30V）。按照輸入、輸出的形式(即據(jù)發(fā)光器件和光敏器件的類型)來(lái)分，常見的光電耦合器主要有四種，如圖42所示。其中a圖為普通型，通常用于頻率在100kHz以下的裝置；b圖為高速型，其響應(yīng)速度較快；c圖為達(dá)林頓輸出型，具有達(dá)林頓輸出特性，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載；d圖為可控硅輸出型，常用于大功率的控制場(chǎng)合。各種類型光電耦合器的特點(diǎn)及參數(shù)比較如表41所示。圖42 光電耦合器常見的結(jié)構(gòu)圖表41 各種類型光電耦合器的特點(diǎn)及參數(shù)比較 光電耦合器的應(yīng)用電路分析光電耦合器具有體積小、壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度寬及無(wú)觸點(diǎn)輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護(hù)、長(zhǎng)線傳輸、高壓控制及電平匹配等。但歸納起來(lái)主要在以下幾個(gè)方面：（1）能將輸入與輸出端電路間的公共點(diǎn)分開，從而各自使用獨(dú)立的電源供電。（2）電平轉(zhuǎn)換。通過光電耦合器可以方便地實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。（3）提高驅(qū)動(dòng)能力。達(dá)林頓輸出型和可控硅輸出型耦合器不但具有隔離功能，而且還具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。 基于光電耦合器的停電報(bào)警電路圖63 基于光電耦合器的停電報(bào)警電路原理圖基于光電耦合器的停電報(bào)警電路原理如圖63所示。該電路主要由兩部分組成，即交流電壓檢測(cè)部分和報(bào)警部分。220V供電正常時(shí)，經(jīng)D整流、C1濾波得到直流電壓，此電壓一路經(jīng)R1使指示燈LED發(fā)光；另一路經(jīng)R2接光電耦合器的輸入端，使發(fā)光管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，光電耦合器輸出內(nèi)阻降低，從而使三極管Tl截止，音頻振蕩器停振。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，C1兩端的電壓消失，指示燈LED熄滅，光電耦合器的發(fā)光管也熄滅，使其光敏管截止，三極管T1導(dǎo)通，音頻振蕩器起振，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，直到開關(guān)K斷開或電網(wǎng)恢復(fù)供電為止。 基于光電耦合器的數(shù)據(jù)傳輸隔離器電路基于光電耦合器的數(shù)據(jù)傳輸隔離器電路原理如圖64所示。該電路可在兩個(gè)相互獨(dú)立的數(shù)字電路之間實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離，且即使輸入電壓低至4v也能控制其輸出狀態(tài)，該電路還能承受較高的輸入尖峰脈沖。在電路中，三極管Tl、T2以及穩(wěn)壓二極管D2組成穩(wěn)壓電路，將流過光電耦合器輸入端的電流限制在7mA以下。當(dāng)輸入為“1”或高電平時(shí)，光電耦合器的發(fā)光管點(diǎn)亮。光敏管導(dǎo)通，使T3也導(dǎo)通，從而改變?cè)撾娐返妮敵鲭娖?，?shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。圖64 基于光電耦合器的數(shù)據(jù)傳輸隔離器電路原理圖 光電耦合器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 光電耦合器件在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，本課題要求設(shè)計(jì)一種利用光電耦合器件模擬人員進(jìn)出自動(dòng)計(jì)數(shù)控制燈開關(guān)電路系統(tǒng)。當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，燈控制開關(guān)點(diǎn)亮，并且當(dāng)房間一直有人時(shí)，開關(guān)一直處于開狀態(tài)，一旦房間內(nèi)沒有人時(shí)，燈開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷。為了判斷房間是否有人，電路系統(tǒng)中肯定要設(shè)計(jì)加減計(jì)數(shù)系統(tǒng)，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)，加計(jì)數(shù)系統(tǒng)執(zhí)行加一操作；當(dāng)有人離開時(shí)，減計(jì)數(shù)系統(tǒng)執(zhí)行減一操作。由于是共同控制一個(gè)系統(tǒng)，加減計(jì)數(shù)系統(tǒng)必須是由同一個(gè)芯片執(zhí)行，為了提供加減計(jì)數(shù)，必須產(chǎn)生不同的精確地加減控制脈沖。由于光電耦合器可判斷通斷，但無(wú)法判斷方向，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需用兩個(gè)光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出兩個(gè)不同方向，并且進(jìn)和出時(shí)要產(chǎn)生不同時(shí)序的上升沿，觸發(fā)加減計(jì)數(shù)器工作。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的結(jié)果是非零時(shí)，燈開關(guān)處于開啟狀態(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果是零時(shí)，燈開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。利用數(shù)字電路設(shè)計(jì)中或門的設(shè)計(jì)方式，利用二極管的并聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)燈控制輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)有一個(gè)是高電平時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出高電平；當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為全零時(shí)，二極管都關(guān)斷，輸出低電平。設(shè)計(jì)出的電路參考原理圖如圖65所示。圖45 基于光電耦合器件的智能燈控系統(tǒng)電路參考文獻(xiàn)：[1] 宋吉江，牛軼霞，11期.[2] ：P64~66.1. 超市內(nèi)人員出入計(jì)數(shù)監(jiān)控儀設(shè)計(jì)一超市入口人員出入監(jiān)控儀，該儀器能夠記錄并顯示進(jìn)入超市購(gòu)物的顧客人數(shù)，具體要求如下：a. 用51系列單片機(jī)為核心b. 能自動(dòng)識(shí)別顧客的行進(jìn)方向，一旦有人從入口出來(lái)，馬上報(bào)警。c. 可實(shí)時(shí)顯示已進(jìn)入超市的人數(shù)，四位LED數(shù)碼顯示d. 有蜂鳴器提示功能e. 采用直流電供電基于單片機(jī)的數(shù)字光照度計(jì) 設(shè)計(jì)一基于單片機(jī)的數(shù)字顯示光度計(jì)，測(cè)量光譜為室內(nèi)可見光。a． 采用51系列單片機(jī)b． 用LED數(shù)碼管顯示照度值c． 具有相關(guān)的控制鍵d． 具有聲音提示功能e． 外接直流供電醫(yī)用輸液控制器設(shè)計(jì)一基于單片機(jī)的光電醫(yī)用輸液控制裝置，主要指標(biāo)如下： 采用51系列單片機(jī) 要求制作光電液位及點(diǎn)滴速度數(shù)檢測(cè)裝置 輸液接近完畢時(shí)可聲光報(bào)警 病人不適時(shí)亦可通過控制器發(fā)出報(bào)警 外接直流供電，+5V單電源工作