基于紅外發(fā)射—接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-05-22 12:39本頁面
【正文】 頁 （ 2）、 光耦合器的優(yōu)點(diǎn) 信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。此外，因其輸入電阻?。s 10Ω），對(duì)高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容?。?2pf 左右）、耐壓高 ( 左右 )，故共模抑制比很高。當(dāng)有電流通過發(fā)光二極管時(shí)，便形成一個(gè)光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強(qiáng)弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。它對(duì)輸入、輸 出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。 圖 211 電壓比較器 LM393 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 光耦合器 光耦合器（ optical coupler，英文縮寫為 OC）亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。 共模輸入電壓范圍寬， Vic=0～ 。 消耗電流小， Icc=； 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。 該電路的特點(diǎn)如下： 工作電源電壓范圍寬，可單電源供電，也可雙電源供電，單電源：為 2V～36V ，雙電源：177。輸入偏置電流等）。如 A/D 變換器電路中要求采用精密比較器電路。 這里順便要指出的是，比較器電路本身也有技術(shù)指標(biāo)要求，如精度，響應(yīng)速度，傳播延遲時(shí)間、靈敏度等，大部分參數(shù)與運(yùn)放的參數(shù)相同。另外，比較器的輸出級(jí)常用集電極開路結(jié)構(gòu)，如圖 210 示，它外部需要接一個(gè)上拉電阻或直接驅(qū)動(dòng)不同電源電壓的負(fù)載，應(yīng)用上更加靈活。由于比較器電路應(yīng)用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。 三極管將微弱信號(hào)放大，采用 VT2 為 2SC218。 (4)、 響應(yīng)速度快。 (2)、 信號(hào)傳輸是單向性的。本次實(shí)驗(yàn)采用后一種耦合器。另一種是 LED 和光電二極管平行封裝在一個(gè)殼體內(nèi)， LED 發(fā)出的光可以在較遠(yuǎn)的位置上放置的器件放射到光電二極管的光敏面上。反光型光電耦合器有兩種。當(dāng)“ ”端電壓高于“ +”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出管接低電平，即輸出低電平。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，任意一個(gè)端加上一個(gè)固定電壓做參考電壓，如 IC2B 的 5 腳和 IC2A的 3腳，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。 電壓比較器為低功耗，低失調(diào)的 LM393， LM393 電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是很常見的集成電路。 DFI、 BI接地，采用共陰極數(shù)碼顯示管。它有四個(gè)輸入端（即 A、 B、 C、 D，用來輸入由計(jì)數(shù)器輸出的二進(jìn)制碼）、七個(gè)筆段輸出端（即 a~g，接數(shù)碼顯示管的筆段輸入端）、一個(gè)鎖存控制端 LE（當(dāng) LE=1 時(shí)，數(shù)據(jù)被送至輸出端； LE=0 時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存）、一個(gè)消隱控制端BI（當(dāng) BI=1 時(shí)，顯示器消隱； BI=0 時(shí)，正常顯示）和一個(gè)共陰共陽極控制端 DFI（當(dāng) DFI=1 時(shí)可接共陽極 LED 數(shù)碼管； DFI=0 時(shí)接共陰極數(shù)碼管）。 數(shù)碼譯碼器（ CD4543）是一只具有鎖存功能的七段字形譯碼器，它內(nèi)部設(shè)有鎖存單元，可以防止在計(jì)數(shù)過程中顯示的數(shù)字發(fā)生翻動(dòng)現(xiàn)象。電阻 R13R26 為限流電阻。 CD4518 的第 7 腳， 15 腳為清零端 Cr,通過電阻 R12 接地為零電平，與電容C4 一起實(shí)現(xiàn)開機(jī)清零作用。為滿足下降沿計(jì)數(shù)的要求，需要將 CD4518 的cp 端接地，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)接 EN 輸入端。這個(gè)下基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 7 頁 共 24 頁 降沿作為計(jì)數(shù)脈沖輸入第二計(jì)數(shù)器的 ____EN 端，使十位數(shù)計(jì) 1，這個(gè) 1 被認(rèn)為是個(gè)位數(shù)的進(jìn)位。 CD4518中的第二個(gè)計(jì)數(shù)器用于十位數(shù)計(jì)數(shù)，他的計(jì)數(shù)脈沖來自第一計(jì)數(shù)器的 IQ4端的輸出脈沖。 在該電路中， CD4518 中的第一計(jì)數(shù)器用于個(gè)位數(shù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從 端不斷輸入時(shí)，它的輸出端 IQ1~IQ4 就會(huì)一次輸出從 0000~1001 的二進(jìn)制碼。它有四個(gè)輸出端，既 Q1~Q4，輸出為二十一進(jìn)制碼。每個(gè)計(jì)數(shù)單元有兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入端：上升沿觸發(fā)端 CP 和下降沿觸發(fā)端 ____EN 。當(dāng)物體離開，就回產(chǎn)生下降沿，使計(jì)數(shù)部分開始計(jì)數(shù)。 U5=R4/(R3+R4)*Vcc= (24) 當(dāng)有物體通過紅外發(fā)射二極管 VD1 和 接受管 VT1 之間時(shí)，紅外線被擋住， VT1因無光照，其暗電流小于 ，集電極輸出高電平。此低電平加到電壓比較器 IC2B的反向輸入端 6腳，同時(shí)因 IC2B同向輸入端 5腳經(jīng)過 R3,R4 電阻分壓后，電壓為 ，因此 6腳電壓小于 5腳電壓， IC2B的 7腳輸出高電平。 計(jì)數(shù)與顯示電路 （ 1） 、 計(jì)數(shù)電路 光電計(jì)數(shù)部分：當(dāng)光敏三極管 VT1 接收到紅外發(fā)光二極管 VD1 射來的紅外光線時(shí)，其亮電流增大，內(nèi)阻減小，集電極輸出低電平。當(dāng)這個(gè)（由高變低的）過程發(fā)生后，開關(guān)管 VT2 的集電極就 會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓，基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 5 頁 共 24 頁 這個(gè)脈沖的下降沿就可作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器的下降沿輸入端 。阻擋物一走過后， VT2 又導(dǎo)通，其集電極又變?yōu)榈碗娖?。這一電壓經(jīng) R9 與 R10分壓后加至 VT2 的基極，使 VT2 導(dǎo)通，其集電極輸出低電平。這一高電平加至 IC1B 的反相端并且高于參考電壓，使 IC1B輸出低電平。 圖 22 在該電路中，光電三極管的輸出端與第一電壓比較器 IC1A 的反相輸入端（ — ）相連，第一電壓比較器的輸出端與第二電壓比較器的反相輸入端（ — ）相連。 電壓比較器在電路結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一個(gè)增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器，它有一個(gè)同相輸入端（ +）、一個(gè)反相輸入端（ — ）和一 個(gè)輸出端。 基于紅外發(fā)射 — 接收的轉(zhuǎn)速 測(cè)量系統(tǒng) 第 4 頁 共 24 頁 脈沖形成電路 該電路由兩級(jí)電壓比較器、光耦合器和晶體管開關(guān)電路等組成。 （ 2） 、 光電三極管接收電路 光電三極管 3DU12 將發(fā)射管發(fā)送來的紅外光接收后轉(zhuǎn)化為信號(hào)電壓，并進(jìn)行一級(jí)放大后輸出由光電三極管的特性可知，當(dāng)它受光照射時(shí)，集電極輸出為低電平；當(dāng)光被阻擋時(shí)，集電極輸出立即變?yōu)楦唠娖剑?擋物通過后輸出又變?yōu)榈碗娖?。在該電路中，紅外發(fā)射管 VD1 是由9V直流電源通過 R1 的限流直接驅(qū)動(dòng)的，這是因?yàn)樵谠撾娐分?，發(fā)射光與接收管固定安置且距離較近。 基于紅外發(fā)射 —
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