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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:223

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光學(xué)鼠標(biāo)(亦稱“光電鼠標(biāo)”)通過發(fā)光二極管和光電二極管來檢測鼠標(biāo)對于一個(gè)表面的相對運(yùn)動(dòng),它不像機(jī)械鼠標(biāo)一樣通過鼠標(biāo)球的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)互相垂直的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來獲得鼠標(biāo)移動(dòng)的位置。 最早的光學(xué)鼠標(biāo)需要使用預(yù)先印制的鼠標(biāo)墊表面上才能檢測到鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng),而現(xiàn)在的光學(xué)鼠標(biāo)如果在透明的表面上工作,就不能檢測到鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng),如玻璃鏡面。激光二極管可以使之達(dá)到更好的分辨率和精度。使用電池供電的無線光學(xué)鼠標(biāo)通過間歇性閃爍光學(xué)組件以節(jié)省電力,只有檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí),發(fā)光二極管才會(huì)穩(wěn)定地亮起。
光學(xué)傳感器鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)及原理
光學(xué)鼠標(biāo)內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管,通過它發(fā)出的光線,可以照亮光學(xué)鼠標(biāo)底部表面(這是鼠標(biāo)底部總會(huì)發(fā)光的原因)。此后,光學(xué)鼠標(biāo)經(jīng)底部表面反射回的一部分光線,通過一組光學(xué)透鏡后,傳輸?shù)揭粋€(gè)光感應(yīng)器件(微成像器)內(nèi)成像。這樣,當(dāng)光學(xué)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí),其移動(dòng)軌跡便會(huì)被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像,被光學(xué)鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片(DSP,即數(shù)字微處理器)分析處理。該芯片通過對這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化進(jìn)行分析,來判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離,從而完成光標(biāo)的定位。
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光學(xué)傳感器鼠標(biāo)的管腳電路圖
滾輪鼠標(biāo)有兩對光電傳感器,以輪間隙的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光通路的通斷,有人利用它來代換錄像機(jī)里面的光電傳感器,具體應(yīng)用需查清器件的型號和功能引腳。
光學(xué)鼠標(biāo)一般是用一只高亮度紅色發(fā)光二極管做光源,經(jīng)透鏡反射后傳到感應(yīng)芯片上(為一集成電路,上面有孔的那個(gè)),在集成電路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。
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光電傳感器的種類
光電傳感器工作原理(紅外線光電傳感器原理)
光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。
光電傳感器在一般情況下,有三部分構(gòu)成,它們分為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。
發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源,發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。
此外,光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。
三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回,具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線,經(jīng)過反射后,還是從這根反射線返回。
分類和工作方式
⑴槽型光電傳感器
把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光,在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí),光被遮擋,光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號,切斷或接通負(fù)載電流,從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。
⑵對射型光電傳感器
若把發(fā)光器和收光器分離開,就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān),簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè),檢測物通過時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。
⑶反光板型光電開關(guān)
把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi),在它的前方裝一塊反光板,利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下,發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住,收光器收不到光時(shí),光電開關(guān)就動(dòng)作,輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。
⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān)
它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時(shí)擋住了光,并把光部分反射回來,收光器就收到光信號,輸出一個(gè)開關(guān)信號。
紅外接收頭工作原理
紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭,一般紅外信號經(jīng)接收頭解調(diào)后,數(shù)據(jù) “0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長短或信號周期上,單片機(jī)解碼時(shí),通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷,結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。
3條腿的紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭,接收頭輸出的是解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(具體的信號格式,搜“紅外 信號 格式”,一大把),單片機(jī)里面需要相應(yīng)的讀取程序。
紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號,而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收,就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。
先講一講什么是紅外線。我們知道,人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.62~0.76μm;紫光的波長范圍為0.38~0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線,比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.76~1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。
常用的紅外接收頭有以下外形:
IRM138S系列 IRM338 IRM38A系列 IRM38B系列
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紅外遙控系統(tǒng)
常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管,由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管,因而在其兩端施加一定電壓時(shí),它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右,外形與普通發(fā)光二極管相同,只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣:用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定,而業(yè)余條件下只能用拉距法來粗略判定。
接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓,它才能正常工作,亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用,這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。
由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小(100mW左右),所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱,因此就要增加高增益放大電路。前些年常用μPC1373H、CXA等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品,大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種:一種采用鐵皮屏蔽;一種是塑料封裝。均有三只引腳,即電源正(VDD)、電源(GND)和數(shù)據(jù)輸出(VO或OUT)。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同,可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽,使用起來如同一只三極管,非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz,這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻,分頻系數(shù)一般取12,所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。
紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁,故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾;電路調(diào)試簡單,只要按給定電路連接無誤,一般不需任何調(diào)試即可投入工作;編解碼容易,可進(jìn)行多路遙控。
由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路,需要時(shí)按圖索驥即可。因此,現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離(小于10米)遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。
多路控制的紅外遙控系統(tǒng)
多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵,代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí),相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?!懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí),接收端對應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”,寬度一般在100ms左右?!半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí),接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”,發(fā)射端松開鍵時(shí),接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”,可能是高、也可能是低,取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況,如靜態(tài)時(shí)為低,則“高”為有效;如靜態(tài)時(shí)為高,則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效。
“自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵,接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài),即原來為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉頌榈碗娖阶優(yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相”?!盎ユi”輸出是指多個(gè)輸出互相清除,在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況,其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?!皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼,利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù),來代表不同的按鍵輸入。一般情況下,接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外,還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端,以便后級適時(shí)地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。
除以上輸出形式外,還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號,接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”,直至收到新的信號為止;“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。
4N25光電耦合器的管腳及應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)接法是棕色Vdd(供電以你的傳感器型號為準(zhǔn),一般10~24v),藍(lán)色ground(接地0V),黑色output(輸出)作為控制信號用。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量,如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度,以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn),特別是CCD圖像傳感器的誕生,為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。
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