ИК-барьер на закрытом контуре

При использовании для подсчета мелких предметов барьера ИК диапазона или детектора, принимающего отраженное от преграды излучение, передатчик и приемник зачастую близко расположены друг к другу и поэтому объединяются в одном блоке. Схема генератора,

Рис. 11.6. Генератор интегральной схемы NE 567 служит одновременно для управления излучающим диодом и для синхронной демодуляции сигнала приема приведенная на рис. 11.6, разработана Дж. Донхаузером (J. Donhauser) и опубликована в журнале «Elektronik», Munich.

Интегральная схема NE567 включает генератор (рис. 11.7), сопротивление R1 и емкость С1 которого определяют частоту приблизительно 2,2 кГц при значениях, указанных на рис. 11.6. Кроме того, в NE567 входят два фазовых компаратора, образующие фазовый контур. На выводе 5 сигнал, подаваемый от генератора, имеет прямоугольную форму с максимальным размахом амплитуды 5 В. Через резистор R2 прямоугольный сигнал поступает на базу транзистора Т1, который питает излучающий диод импульсным прямым током около 20 мА. В приемном устройстве сигнал коллекторной нагрузки R4 фототранзистора поступает через разделительный конденсатор С2 на вход 3 NE567.

Обычно фазовый контур служит для настройки внутреннего генератора на частоту внешнего сигнала. В данном примере внешняя частота, поступающая на вывод 3, совпадает с частотой внутреннего генератора, поскольку он общий для оптопары. Таким образом, в данном случае можно было бы отказаться от принципа автоматической подстройки частот передатчика и приемника с использованием фазового контура. Но в силу того, что применена комбинированная интегральная схема, нужно использовать все ее возможности, в частности точной отстройки от сигналов помех. Следует отметить, что при создании узкого диапазона захвата для фазового контура необходим высокий номинал емкости конденсатора, подключенного к выводу 2. При этом добиваются автоматической настройки на полезный сигнал, исключающий захват сигнала помехи.

Рис. 11.7. Схема NE 567 содержит генератор, управляемый током, а также два фазовых компаратора, работающих с разностью фаз 90°

Демодуляция полученного сигнала сводится, очевидно, к получению взаимоисключающих ответов: «Да» или «Нет». Проводится синхронная демодуляция после приемной схемы с помощью двух фазовых компараторов 1 и 2. Компаратор 2 работает «в квадратуре», то есть имеет фазовый сдвиг 90° по отношению к компаратору 1, который на самом деле должен вести себя как прерыватель, обеспечивающий связь (между выводом 3 и входом А1) в момент прохождения входного сигнала через 0. Если компаратор 1 под воздействием входного сигнала закрывается немного раньше или позже, он передает на А1 положительное или отрицательное «напряжение ошибки», которое подстраивает частоту генератора (или, точнее говоря, изменяет его фазовое состояние) таким образом, чтобы поддержать автоматическую настройку на входной сигнал.

Компаратор 2 подобен прерывателю, который закрывается в момент, соответствующий разности фаз 90° по отношению к компаратору 1. Таким образом, данный прерыватель находится в активном режиме в течение каждого положительного импульса, вырабатываемого генератором. Когда приемный тракт заблокирован, компаратор 2 закрыт, при этом С4 заряжается через Rp до напряжения, близкого к напряжению питания. На выходе А2 появится напряжение с тем же значением. В противном случае (минимум 50 мВ пикового значения на выводе 3) каждый импульс вызывает постепенный разряд С4, а напряжение на выходе становится близким к нулю.

Литература:  2003 · Инфракрасные лучи в электронике. Шрайбер Г