Импульсный датчик

3 Импульсный датчик

Импульсный датчик изготавливается из излучателя и фотоприемника. Их располагают по обе стороны диска, установленного на валу редуктора. Диск имеет одно отверстие.

В качестве излучателя используем инфракрасный светодиод минимального габарита и максимальной мощности VD1 АЛ107Б с параметрами : U_{пр.макс}=1.85 В I_{пр.макс}=100 мА Р_Е= 9 мВт l_МИН=940 нм l_МАКС=965 нм

Рисунок 2 - Схема принципиальная фотоэлектрического импульсного датчика.

цифровой блок управление датчик

ИК спектр излучения дает возможность совместно с ИК светофильтром на фотоприемнике исключить влияние фоновой засветки на выходной сигнал ФИД.

Резистор R₁ задает номинальный ток

I_ПР.НОМ.=0,15*I_{ПР.МАКС.}=15 (мА)

Такой выбор позволит увеличить срок службы излучателя, а также обеспечить необходимый уровень потока излучения.

При U_п=5 В

Выберем R₁ из стандартного ряда Е24:

R₁=220 Ом ±5% тип МЛТ 0.25

В качестве фотоприемника выбираем кремниевый фотодиод КДФ111Г2, который имеет сравнительно небольшой темновой ток I_т=1 мкА и большую термостабильность.

Определим I_c=18*I_т = 18 мкА.

Выбор R₂ обуславливается необходимым выходным сигналом датчика. Так как элементная база КМОП, то для получения необходимого уровня логической единицы требуется напряжение примнрно 3,5 В

Следовательно:

U¹_{ФИД.ВЫХ}=U¹_ФИ.ВХ= 3,5 В

Выберем R₂ из стандартного ряда Е24:

R₂= 200 КОм ±5% тип МЛТ 0.25

Учтем, что излучатель и приемник надо жестко, соосно зафиксировать. Ширина же диска нам не известна. Вынесем светодиод и фотодиод за пределы печатной платы, оставив лишь резисторы R1 и R2. Для этого сделаем на монтажной схеме 2 входа: VD1, VD2.

Определим выходные сигналы ФИД:

1. Темновой сигнал: Uт=Iт·R₂=1·10^-6·200·10³=0,2 В

2. Световой сигнал: U_c=I_c·R₂=18·10^-6·200·10³=3,6 В

4. Формирователь импульсов

Формирователь импульсов можно изготовить на основе триггера Шмитта, который имеет пороги срабатывания и отпускания, между которыми существует зона гистерезиса 2,6 В.

Таким образом, передаточная (статическая) характеристика элемента Шмитта двухпороговая. Она показана на рисунке 3.

Рисунок 3

 

Выбираем микросхему К1561ТЛ1, в корпусе которой содержится четыре двухвыводных элемента «И-НЕ». Так как в формирователе импульсов используем только один, три других можно применять, как обычный логический элемент.

Для нормальной работы ФИ, должно выполняться 2 условия:

В данном случае

Следовательно, условия выполняются:

Рисунок 4 Схема формирователя импульсов.

5. Счетчик импульсов

Для построения счетчика импульсов используем режим обратного счета с предварительной записью. Используем 4-х разрядный реверсивный двоичный счетчик с асинхронной предустановкой, с асинхронным сбросом и разделенными тактовыми входами - К1554ИЕ7. Используем 2-а таких счетчика(т.е. один для прямого, другой для обратного счета хода метчика).

Диапазон начальных значений Кп и Ко отображен в следующей таблице:

Номер счётчика	КД(10)	КД(2) (записываемое в счетчик число)
		D0	D1	D2	D3
DD1	8	1	0	0	0
DD2	6	0	1	1	0

Подавая импульс кнопкой SB1, записываем число 8 в счетчик DD1 и начинаем обратный счет. При счете ≤0 импульс, сигналом с выхода займа, обнуляем командный триггер ТПХ, устанавливаем логическую единицу на триггере ТОХ, а так же подаем разрешающий сигнал на запись 8 во второй счетчик DD2. Второй счетчик работает в режиме прямого счета. При счете ≥15 импульса сигнал с выхода переноса счетчика обнуляет ТОХ и счетчик DD2