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探月车设计制作:控制光电传感器
发布时间:2024-11-26

传感器素有“电五官”之称,其作用类似于人们的眼睛、耳朵、鼻子等。传感器也可视为一种功能模块,将来自外界的各种信号转换成电信号。探月车能沿着规定的轨迹运动,离不开它的“眼睛” 一光电传感器。

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光电效应
光电效应主要指物体吸收了光能后转换成该物体中的电子能量,从而产生电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。通常把光电效应分为外光电效应、光导效应、光生伏texiao应。

光照在光电材料上,材料表面的电子吸收能量。若电子吸收的能量足够大时,电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电子材料的导电性,这种现象称为外光电效应。

当受到光照射时,材料吸收电子能量,其电阻率降低的导电现象称为光导效应。它属于内光电效应。
半导体受光照射产生电动势的现象称为光生伏texiao应,据此效应制造的光电器件有光电池等。

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1.光电传感器的基本知识
光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测物理量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

光电传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样。因此,光电传感器在检测和控制中应用非常广泛。

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2.ST168H 光电传感器 
(1)特点
①采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管。
②检测焦点距离为3.5 mm。
③采用非接触检测方式。 光电传感器
(2)极限参数
ST168H光电传感器极限参数(T。=25℃)极限参数为器件相关技术参数的极限值。

(3)外形尺寸及引脚说明
ST168H有4个引脚,分别为A,K,E,C。A和K两个引脚为红外发光二极管的正、负引脚;E和C为光电晶体管的发射极及集电极引脚。ST168H的外形尺寸(单位:mm)及引脚说明。

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光电传感器电路分析
探月车的运行要求是沿着白底背景下绘制的黑线运动,因此设计的光电传感器电路即是黑白色识别器。光电传感器电路,型号为ST168H反射式红外光电传感器与其他元件设计组合而成。

电路主要由以下三个模块组成。
(1)使红外发光二极管发光的激励电信号电路。
(2)光电信号的转换与处理电路。
(3)信号输出电路。

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传感器模块检测到白色时,点亮红色发光二极管,以此来区分所识别的颜色。对于黑白两种颜色,发射管发出同样的光强,接收管接收到的光强不同,因此输出的电压值也不同。

通过实际测试,选取合适的电阻、电容,构成发射和接收电路,设置合适的基准电压,通过电压比较器输出高低电平。J1端口有五个引脚,引脚1为电源电压,引脚2为电源地线,引脚3,4,5分别为三路光电传感器的检测状态。


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