光电探纬器的工作原理
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 1351天前 | 2645 次浏览 | 分享到:
    光电探纬器在如今很多设备上都是有用到,随着现在的社会技术发展。在光电探纬器的技术上有着很大的进步,这也是代表中国电子产品的进步。光电探纬器的种类还是非常多的,光电探纬器的工作原理介绍:
    1. 光电探纬器的工作原理
        1.1光电探纬器的工作原理
        毕加诺探纬器是利用900nm红外线反射的方式检测(筘前式).解剖探纬器内部发现,电路是由运算放大器TLC272及外围阻容元件构成的直流放大器.由FDCB(探纬器控制器)送出3.900Khz矩形脉冲给发射二极管发送红外光束,若矩形脉冲脉宽处于12.6us高电位时,发送红外线.当探测区域有纱线存在时,红外光反射在接收三极管上.光电接收三极管的电压随之发生变化.这个电压将反映出探测区域纱线的运动状况.接收的电压信号再由运算放大器进行信号放大,放大后的信号再次由PNP型晶体管构成电流源对外输出,转换成变化的电流信号.
        随着纱线的运动,电流信号也同时发生变化.此时需要的是信号的包络.为此对信号进行A/D变化是提取信号包络的有效的手段.进行A/D采样点可以选择*近信号的峰值点位置.(见图1)可以看出,探纬器为信号包络提供了基础的载波信号.                                
        1.2探纬器损坏的几种情况
            1.2.1.输出高电平:
            由于光电接收三级管的极间短路现象引起的,从而导致输出信号保持高电位状态.
            1.2.2.输出低电平
            由于发射二级管开路或者PNP晶体管的损坏,从而导致输出信号保持低电位状态.
            1.2.3.灵敏度偏低
            这种情况是最多见的,形成的原因是较多的.镜片的破损,污物,内部贴片电阻阻值变化,光电元件老化等都有可能导致该现象发生.
    2. 采取的测试方案
    根据探纬器内部直流放大的原理,探纬器接收红外线的强弱反映在接收三极管输出电压高低上.探纬器发射二极管的驱动电流大小反映在发送红外线的强弱上.因此可以采取发射电流从低到高扫描的方法得到输出信号的电压变化趋势.使探纬器红外线的发光强度在一定的范围内控制.可由单片机(微控制器)产生从0-200ma的发射驱动电流.将探纬器放置在具有固定反射体的镜面上.可以想象,电流在从低到高的扫描期间同时在接收端采样得到一个从低到高的一个上升变化趋势曲线.通过对趋势曲线图的上升斜率以及起始点的数值可以得出探纬器的灵敏度.
    起始点数值即采样电压为10mv时的驱动电流的数值.趋势图曲线的上升斜率是探纬器输出信号的摆幅与发射电流的增量之比,即为△V/△I.若斜率高表明探纬器在效低的光强度变化下可以得到强烈的输出电压波动.若斜率低表明探纬器在较高的光强度变化下得到较小的输出电压波动.在程序中可以 △V/△I=maxV/i1-i0.maxV为曲线的最高电压. i1-i0为电流的增量.根据这些数值可以计算出曲线的上升斜率.通过这些数值可以对探纬器的性能作出评估.
    3.实现测试平台的构思
        3.1硬件构成
        测试平台采用上位机与下位机相互配合的方式测试探纬器.上位机使用普通PC机在VB环境下编写的视窗软件.(见图2).特点为可视化强,操作简单,明了.下位机选用了菲利普89LPC935单片机作为控制中心. 89LPC935单片机在测试平台中使用了定时器模块用来产生5K载波信号,A/D变换模块用来测量电压及发射电流信号,D/A变换模块用来调整发光二极管的电流等.与PC机的通信使用RS232串行端口.为了在软件能够快速的显示趋势图,串行端口波特率设置为56700bps.其余的为TLC274运放及一些分立元件组成信号放大电路,在电路中对探纬器的输出电压,电流进行比例运算放大.电路                    
        3.2 LPC935软件结构
        单片机全部程序采取结构化设计(图4).分别为主程序; 定时器中断服务程序; 串行端口中断服务程序; A/D转换中断服务程序. 主程序对各选用的模块进行初试化工作.定时器中断程序用以产生发射的载波频率信号,以及对脉冲不同状态下的A/D采样触发工作和D/A的电压增量.串行端口中断服务程序用来接收PC机端传送来的数据,以判断是否起动测试.A/D转换中断服务程序是当A/D转换结束后处理的任务.分别有保存A/D采样数据和对串口发送数据. 采样的数据包括探纬器的背景电压, 探纬器的发射电流, 探纬器的输出电压.
    4.总结
    通过以上思路,开发出一台测试毕加诺BE154883型探纬器测试平台,测试平台将对更换下来的探纬器进行筛选.从”黑名单”中筛选出可用的探纬器.一些损坏的探纬器因为有测试平台给出的准确结果,因而可以进行维修.设计的PC机软件界面友好,操作简便.下位机选用菲利普8位的高性能LPC935单片机简化了硬件设计.用普通的串行端口通信适应能力强,方便连接.测试环境简单,可*.能够在实践中很好的发挥其作用.