用工频波作为编码的光电型位置检测电路

Q1内部的发射管在交流负半周时因为D1的阻断不发光，而正半周周期内瞬时电压超过7V（Vcc++Vd1+Vr1+Vd2）时Q1的发射管开始发光，而且在正半周峰值时发光亮度达到最高。在反光效率不变的情况下此时接收管输出讯号S0最低。此时如果反射效率足够，则接收管充分饱和导通，输出低于比较器低限的低电平，即此时U1A/U1B输出S1=1, S2=1，U2A输出为1，设此时状态为“状态1”；反之，在交流电负半周峰值（波谷）时光电接收管截止，光电接收管输出高于窗口比较器高限的高电平，即此时U1A/U1B输出S1= 0, S2=0，U2A输出也为1。设此时状态为“状态2”。而如果反光效果不佳，在波峰时S0的输出电平仍然高于V1，或者环境光较强导致在波谷时输出电平S0仍然低于V0，这样S1S2的输出不是刚好为“00”或“11”，则U2A输出为低，这样采用上述电路实现了目标工件位置很近、反射很强时电路输出为高；目标工件位置较远、反射较弱时电路输出也为高；只有目标工件位置变化，或者穿孔轮式光电开关轮子不断转动才会导致反射光强度变化不定，电路才会对应产生负向脉冲的目的。当然，如果要判断工件是靠得很近还是较远，只需读取U1a/U1b两个比较器的输出就可以了。

上述电路抛开CLK讯号用的话就谈不上特色了，其抗干扰性能也就一般水准，但是我们加入CLK讯号就有了决定性的改善了。我们可以通过选择R3/R4使CLK讯号在快到交流峰值时达到主机检测端口的阈值，这样可以令主机在每次交流峰值前后对U2A输出讯号S1进行判断，连续读取数个交流周期，这样就基本上杜绝了外界光干扰导致S1讯号非正常翻转引起的误判。

另外，R5/R6/R7配合U1a/U1b组成窗口电压检测器使之能更有效的排除杂散光的干扰。例如对于图一所示5V供电的系统，我们将窗口低限设置在1/5*Vcc，窗口高限设置在4/5*Vcc，这样凡低于低限的讯号才确认为低，高于高限的讯号才确认为高，从而可以有效滤除大部分杂散干扰讯号。

为便于理解，下面详细描述各种不同环境下的工作情况。

1．被测工件或设备零组件位置与光电对管足够接近，这时反射光足够强，而同时因为工件与受光面非常接近而有效阻止环境光对接收管受光面的干扰，因此不必考虑环境光干扰问题，此时接收管输出连续的S0=0-1-0-1-0-1讯号，如图3，配合CLK讯号，在每个交流峰值前后U2A的输出都是1，由解码电路判断此状态为状态1。

图3

2．被测工件或设备零组件位置与光电对管距离较远，而环境干扰光也较弱，这时反射光太弱，环境光干扰也小，因此接收管输出持续的高电平，S0输出的是一组标准的“1-1-1-1-1-1”连续讯号，波形如图6，当然一定叠加有微量反射光，但是在反射光最低瞬间仍然不足以使输出电平为低，这可以很容易的通过调节反射效率来保证，这时S0高于V1和V0，在每个交流峰值前后U2的输出都是1，配合CLK讯号，此时由解码电路判断此状态为状态1，如图4。

图4