光电传感器电路.doc

光电传感器电路设计
1、设计要求
利用光电传感器（光电对管）将机械旋转转化为电脉冲，光电对管实物如图1所示。

图1 光电对管实物图
2、电路设计
电路原理图如图2所示。

图2 光电传感器电路原理图
电路由四部分组成。
光电对管U1、电阻R1、电阻R2构成发射接收电路；比较器U2A、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6构成反相输入的滞回比较器；比较器U2B、电阻R7、电阻R8构成反相器；发光二极管D1、电阻R9构成输出电路。
3、电路测试
测试电路如图3所示。
由变频器带动电机工作，将光电对管对准旋转的电机（电机上贴有反光带），处理电路由12V直流电源供电。

图3 测试电路
测试波形如图4所示（测试距离为4cm）。

(a)发射接收电路的输出信号 (b)滞回比较器比较电压波形

(c)滞回比较器输出波形 (d)反相器输出波形
图4 测试波形
4、PCB板绘制（板子大小限定为62mm*18mm）
PCB图如图5所示。其中电阻采用0805封装，LM358采用DIP8封装。

图5 光电传感器电路PCB图
5、完成实物图
实物图如图6所示。

(a)未焊接的PCB板

(b)焊接好的PCB板

(c)板子的外加塑料壳
图6 实物图
6、小结
在本次电路设计中，主要的难点有两个。
一是参数的整定，主要是滞回比较器上下门限的选择。滞回比较器上下门限的选择跟发射接收电路的输出波形有关，而光电对管与旋转面的距离、旋转面的反光度、反光带所在位置、可能遇到的干扰等都会影响输出波形。
二是PCB板的绘制。本次绘制采用的是Altium Designer Summer 09软件（Protel99SE的升级版）。首先画好原理图，然后再导入到PCB中，没有的元件和封装要事先画好，画元件要注意引脚，画封装要注意尺寸，必要时需要查看数据资料或者自己用尺子量。导入到PCB后，下面就要进行元件的布局，布局应合理紧凑。布局之后，设置自动布线规则，线间距根据实际情况合理设置。自动布线后，可以自己再进行局部修改，然后布线规则检查，看看有没有不符合要求的地方，直到修改无误。对于一般的电路，PCB通常采用双层板（即正反面都可以布线），绘制时主要涉及四层：顶层（top layer）、底层（bottom layer）、丝印层（top overlay）、切断层（keep-out layer）。使用过孔时，首先要设置过孔的电气标号，然后才可以连线。对于双层板，过孔与直插的焊盘本质上是没有区别的。
经过这次设计，一方面对光电传感器电路有了一定的了解，另一方面巩固了PCB板的绘制。
7、后记
好吧，其实这次电路设计只是一个很简单很简单的小电路，只是这是我第一次完整的进行电路设计。从一开始根据老师的设计要求去找资料，然后用面包板搭电路，电路测试与参数整定，然后绘制PCB图，加工板子，焊接，再测试。