Использование фотодатчиков в копировальных аппаратах.

Использование фотодатчиков в копировальных аппаратах.

Бесконтактный оптический датчик, использующий пропадание луча.

Принцип работы фотодатчиков в копировальных аппаратах такой же, как у фотореле. Оптический излучатель создает луч, на расстоянии от него фотоприемник принимает луч. Как только луч пропадает (кто-то пересекает барьер, например «флажок», поднятый движущимся листом бумаги) срабатывает схема автоматики. На этой основе создаются датчики для различных расстояний. Существуют датчики, улавливающие ИК излучение или обычный дневной свет. Принцип работы у них один и тот же.

Рис. 1. Фотодатчик

Когда фоторезистор (фотодиод) освещает луч (рис. 1), каскад на составном транзисторе открыт, и постоянное напряжение на коллекторе стремится к нулю. Когда луч пропадает, освещенность фотоприемника снижается, транзисторы закрываются, и на выходе появляется высокий уровень напряжения, который управляет дальнейшей схемой автоматики. Такое схемотехническое решение отличается от вариантов индуктивных датчиков в лучшую сторону своим быстродействием.

Бесконтактный оптический датчик, использующий отраженный луч.

На рис. 2,а показана блок-схема, построенная по принципу «эхолота». Есть такой прибор, замеряющий глубину и расстояние в воде до других объектов. В «эхолоте» излучением являются звуковые колебания с различной длиной, волны. Принцип действия датчика следующий: от передатчика сигналов (блок 1 на рис. 2,а) луч уходит в пространство. В плоскости параллельно передатчику и под углом к нему расположены фотоприемники (блок 2 на рис. 2,а), также обращенные в пространство. При отсутствии отражающего объекта энергия, излучаемая светодиодом, рассеивается, не попадая на чувствительную поверхность фотоприемников. При появлении объекта в пределах действия активного излучения световой отраженный луч улавливается одним или несколькими датчиками-приемниками, вследствие этого от фотоприемника на управляющую схему поступает импульс. Расстояние от излучателя сигнала до приемника (датчика) в плоскости излучения не должно превышать 4...5 сантиметров. Однако, если в качестве объекта-отражателя использовать зеркальную поверхность (даже без фокусирующей линзы) с радиусом кривизны 50...80 мм, то устройство может эффективно срабатывать на расстоянии до отражающего объекта до 25 см. Принципиальная схема датчика показана на рис. 2, б).

Рис. 2. Оптический датчик

Датчик (оптрон АОРС113А — это оптопара с открытым оптическим каналом, в данной схеме его излучающие светодиоды и принимающие фоторезисторы включены параллельно) монтируется на одну из стенок. Аноды излучающих диодов внутри корпуса оптрона объединены и имеют общий вывод 8. Корпус АОР113А и АОРС113А — металлический, с шестнадцатью выводами, на основе керамической подложки, типа «планар», со стеклянным окном. Это позволяет упростить монтаж к ровной контролируемой поверхности. Отличие АОР113А от АОРС113А в том, что в составе АОРС113А находятся два идентичных приемо-передатчика (подобные одному в АОР113А). Оптрон АОРС113А позволяет контролировать соответственно две координаты и включать дифференциальные фотоприемники последовательно либо параллельно. В схеме управления должна быть предусмотрена задержка подачи сигнала тревоги (таймер) для того, чтобы исключить ложные срабатывания системы.

Отраженный сигнал датчика, соответственно, изменяет сопротивление фоторезисторов в корпусе оптрона с открытым оптическим каналом. Это приводит к изменению режима составного транзистора и появлению импульса тока на выходе. Так же как и в первом случае, фотоприемники (фоторезисторы) подключаются параллельно (их общее сопротивление при световом воздействии уменьшается быстрее — происходит увеличение чувствительности узла). Когда отражающего сигнала нет — суммарное сопротивление фоторезисторов оптрона высокое, порядка сотни кОм. На выходе схемы напряжение стремится к нулю относительно отрицательного полюса источника питания. Отраженное световое излучение уменьшит суммарное сопротивление фоторезисторов и откроет VT1, VT2. На выходе схемы появится напряжение высокого уровня, почти равное напряжению питания. Регулировка чувствительности схемы осуществляется переменным резистором R1, который следует выбрать с линейной характеристикой.

С выхода схемы управляющий сигнал можно подавать на компаратор, сравнивающий базовое напряжение с входным (собранный по любой стандартной схеме, например на К521САЗ). Компаратор на своем выходе выдаст постоянный положительный сигнал при изменении напряжения на его входе. Сигнал с выхода компаратора через любой транзисторный ключ включит исполнительное реле, которое своими контактами замкнет цепь нагрузки.

На рис. 3 показана схема силового фотореле «включающего - выключающего» достаточно мощную лампу накаливания, с использованием динисторов и симисторов.

Рис. 3. Использование динисторов и симисторов в электрических схемах силовой части сетевого фотореле

Сопротивление светочувствительного элемента (фоторезистора СФЗ-1) возрастает в зависимости от уменьшения светового потока, направленного на этот фотодатчик. Когда переменное напряжение на конденсаторе С1 достигнет уровня срабатывания динистора VS1 — он откроется и тем самым откроется симистор VS2. А он, в свою очередь, подаст напряжение на лампу накаливания.

Изменением сопротивления R1 в небольших пределах можно отрегулировать чувствительность схемы, особенно это станет актуальным, если применить другой, кроме указанного, тип фоторезистора (или термистор). Фотодатчики нужно оптически изолировать от светового потока нагрузки в виде лампы EL1.

Резистор R1 желательно установить мощностью 1 Вт. Нагрузку в виде лампы накаливания до 60 Вт можно использовать в этой схеме в постоянном режиме длительное время. Нагрев симистора до температуры 60°С следует признать нормальным. При необходимости подключения более мощной нагрузки симистор устанавливается на радиатор для охлаждения. Вместо указанного на схеме фоторезистора можно применить фоторезисторы СФК, СФЗ-4, включенные параллельно.