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什么叫光斷續器?光斷續器工作原理及特性
什么叫光斷續器?光斷續器工作原理及特性

光斷續器又稱為穿透型光電感應器,光遮斷器,光電斷續器,光電遮斷器，也就是將發光組件與受光組件面對面排列并設置于同一封裝內，利用檢測物體通過時會遮光的原理便得以實現檢測功能。ROHM將此種穿透型光電感應器稱為斷續器。

發光組件采用高輸出功率及使用壽命長的GaAs紅外線發光二極管，而受光組件則主要采用單只光電三極管或殊電IC。



圖1 光斷續器結構圖

光斷續器分類：

此種斷續器大致可以分為2種，一種是外殼(Housing)插入型，另一種則是雙重模鑄型(圖1)。一般最常使用的是外殼插入型，此型產品的發光與受光組件系被裝入成型后的外殼中。雙重模鑄型則是為了因應近年來裝置小型化趨勢而推出的機型。



（a) 穿透型（對射型）(b) 穿透型（對射型）(d)穿透型（對射型）





(c) 反射型 (d) 貼片穿透型（對射型）

圖2 光斷續器實物圖片



基本配置 檢出位置特性

圖3 光電傳感器的工作原理

圖4 受光面積(隙縫寬)大的情況



圖5 受光面積(隙縫寬)小的情況





無焦點型的檢出位置特性

圖6 反射型光斷續器

光反射器

反射式光遮斷器為光電開關的一種，屬于非接觸型的光電開關，目前的許多機器上也有使用這類光電開關，如光學掃描、光筆、光學編碼器等設備上，也大量被使用。



光反射器的構造與特性

1.反射式光遮斷器分為發光組件和受光組件兩部分,發射與接收元件裝在同一方向，發光組件反射出物體的光，被受組件接收，使極集電壓下降，而查出接近之物體，圖6，7。



3.必須考慮距離之特性、反射光之強弱。



有焦點型的檢出位置特性

圖6 反射型光斷續器

圖7 反射型光斷續器連接比較器的電路



圖8 光斷續器的電機等轉數檢出應用



圖9 光斷續器的電機等轉數檢出應用



圖10　用于汽車照明開關的光敏三極管



圖11　光斷續器集成化的電路方塊圖





圖12　光斷續器集成化的電路方塊圖

TLP852利用達林頓輸出的光斷續器的使用情形。

圖13 時序脈波 (Timing pulse) 產生電路



TLP801A利用晶體管輸出的光斷續器的使用情形。

圖14 時序脈波 (Timing pulse) 產生電路



(a) TLP852的波形 (101V/divms/div,) (d) TLP801A的波形 (101V/divms/div,)

LED的輸入波形　 LED的輸入波形

光達林頓的集極波形　 光敏晶體管的集極波形

2SA733的集極波形 2SA562的集極波形

圖15 時序脈波 (Timing pulse) 產生電路



圖16 方向判斷電路

圖16是一組光遮斷器的電路設計圖，圖中紅色虛線表光遮斷器，由一個發射器和兩個光敏晶體管所構成，其中R1為限流電阻，避免電源電流太大而把發光二極管燒掉，而Q1、Q2為NPN晶體管用來做共射極放大器，放大輸出信號，當光柵阻斷A的光源時，則A輸出端會產生一個由低電位到高電位的變化輸出，若阻斷B則B輸出端產生輸出，當光柵轉動時會分別遮住A、B二光遮斷器，產生二個相位不同的脈波，由脈波相位領先、落后的差異可以判斷出光柵轉動的方向。

設計注意:

為了提升發光及受光效率，光斷續器上的發光與受光組件的模鑄樹脂采用了無填充物(Filler)并具極高純度的環氧樹脂。與IC、晶體管等組件所使用的樹脂不同，此種樹脂在耐熱性、機械強度、耐溶劑性等方面的表現較不理想。因此當您在操作、安裝以及設計時，請特別注意電路設計時注意以下幾點：



紅外線發光二極管的電流會依使用方法而異，因此必須根據不同的使用方法分別決定光電晶體管端的負載電阻。倘若您選擇不適合的負載電阻時，將會產生裝置無法動作的問題。838電子



重點在于放射強度上下限值之模擬。也就是暗電流(dark current)的最大值，以及臨限電壓(Threshold voltage)以及放射強度之減半值。



并列使用2個以上時，如果將紅外線發光二極管端的阻抗設定為共享，則可能會因為VF差而造成二極管無法動作。



請參閱下列計算范例



負載電阻之計算范例

1、使用之電路





2、使用電路中的順向電流IF



3、使用電路中集極電流IC之最小值



若考慮時間變化的因素時，使用在光斷續器的紅外線發光二極管，由于會有時間變化的特性，因此有其使用壽命上的限制。若在低于額定輸入值的條件下通電，并將光輸出降低至初始值的50%，亦即所謂的半衰期作為其使用壽命的話，一般為10萬小時。因此，當您在設計產品時，必須采用較寬裕的設計方式。

假設客戶所使用電路的臨限電壓(Threshold voltage)為



4、負載電阻RL的最小值



5、負載電阻RL的最小值



6、此時，負載電阻RL的范圍將會變化如下

36KΩ ＜ R ＜ 100KΩ

引腳成型時必須注意下列幾點。



在引腳成型時，需避免采用以根部為支點的成型方法，并在引腳為固定的狀態下進行。

要將引腳折彎時，必須在距離引腳根部2mm以上的位置進行。

成型必須在焊接前進行。

成型時，需避免將同樣的位置多次彎折。




安裝時必須注意下列幾點：



安裝至基板時，引腳的間距與基板孔的間距必須相同，請不要自行增加或減少引腳的間距。

利用支架等進行定位時，必須考慮基板、產品尺寸公差等條件，而且請不要對引腳施加壓力。



注) 請注意所使用材料的熱膨脹系數。預熱及焊接時由于熱會造成支架膨脹或是收縮，因此可能會對引腳產生壓力，因而造成斷線的情形。



助焊劑需使用天然松香類的材料。請注意若使用含強酸或強堿性的助焊劑將有可能會發生腐蝕的情形。

使用表面安裝型產品時，必須針對開封后的時間管理、焊墊?所使用的錫膏屏蔽厚度以及尺寸等特殊條件進行確認。



外殼插入型需避免在焊接后，利用扭轉以及拉扯外殼(施力100g以上)的方式來確認其強度。否則有可能會導致卡榫折斷或是外殼密合異常等情形。



安裝產品時需注意下列幾點：



安裝上述類型的產品時，如果使用過大了的鎖合扭力等時，可能會使安裝底座發生短路的情形。



高速動作與反應速度之相關規定

進行高速切換時，必須注意斷續器的反應速度。若作為利用μsec指令的ON-OFF信號以進行位置控制等的組件使用時，必須根據規格書所刊載的反應速度數據預留寬裕的設計。在高速下使用時，必須將負責控制功能的光電晶體管端的阻值調低。同時，請將紅外線端的阻值調低，以便提高通過的電流值。

另外，若使用狹縫板等進行遮光或投光時，遮光部分必須設定為高于斷續器狹縫板寬度的3 to 10%左右。