工控摘要：光電開關在工業自動控制設備中應用廣泛，與機械行程開關相比，光電開關無機械碰撞，響應快，控制精度高。許多包裝機、印刷機、紡織機等都用其進行限位、換向及其它控制。本文介紹的紅外光電開關，由紅外二極管（GaAs發光二極管、光敏二極管）集成運算放大器及繼電器等構成。其特點是電路簡單、抗*力強、工作穩定可靠。
　　
　　1.電路結構及工作原理
　　
　　紅外光電開關電路原理圖如圖1。紅外發光二極管V1或V2（SE303）與電阻R1組成紅外發射電路直接驅動，產生紅外光信號。紅外光敏二極管或與電阻或紅外線接收頭構成紅外接收電路直接接收，其作用是將紅外信號轉換成電信號。由于紅外光敏二極管的峰值波長在的紅外區域，安裝時再選帶有可見光截止濾波片的硅光敏二極管，環境光對它的影響就很小，使用時一般不再對環境光進行要求。
　　
　　集成運算放大器IC1-1（LM324）。與外圍元件組成直流電壓比較器，紅外接收電路的輸出直接加到IC1-1的同相端，電位器RP中心頭輸出的基準直流電壓加于反相端，通過3腳與2腳的電壓比較使IC1-1的輸出為低電平（0.00V）或高電平（7.62V）。發光二極管VH為指示燈，用來指示紅外光電開關的工作狀態。IC1-2（LM324）連接成跟隨器電路，用來推動晶體三極管VT（9013）工作，這樣可減輕IC1-1的負擔。晶體三極管與繼電器KS（4098）構成開關電路，可用來控制用電設備。
　　
　　當紅外光敏二極管受紅外發光二極管照射時，IC1-13腳為低電平，3腳電壓低于2腳電壓，1腳輸出為低電平，指示燈VH不亮，繼電器KS不動作。當V3或V4任一只紅外光敏二極管被遮蔽時，IC1-13腳為高電平，3腳電壓高于2腳，1腳輸出為高電平，指示燈VH亮，繼電器動作，被控設備工作。圖中用2對紅外二極管構成2只光電頭，可用來控制機械裝置左右往返運動，進行限位及換向，起行程控制作用。從IC1的1腳或7腳可以輸出邏輯電平信號，配合計數器可對生產過程中的產品進行計數，并可根據生產的需要，隨時增減光電頭的數量，與生產機械配套，將多臺機器輸出的產品進行數字累計。
　　
　　2.元器件選擇
　　
　　V1可選用SE303紅外發光二極管。V2選用PH302帶有濾波片的紅外光敏二極管，也可用其他型號代替。IC1-1、IC1-2選用LM324或HA17324，它采用14腳雙列直插塑料封裝，其內部包含4組形式*相同的運算放大器，除電源共用外，4組運算相互獨立。RP可選用WS-2鎖緊型有機實芯電位器。VT可選用NPN型晶體三極管9013、9014，也可用開關管3DK2或3DK4。VH選用高高度紅色發光二極管，KS可選用4098繼電器，其余元件無特殊要求，可按圖標參數選取。
　　
　　3.安裝與調試
　　
　　光電頭主要由紅外二極管和U形支架組成。紅外二極管應外加罩殼并固定在U形支架上。光電頭安裝完畢，接入電路后，可用數字萬用表測量紅外發射管2端的電壓，正常值應為1.35V左右，如偏離太遠，可能是將發射管誤裝成了接收管，注意調整。只要光電頭安裝正確，軸線上的小孔對準了，測量接收管2端的電壓應為0.26V左右，如偏得太遠，應注意微調紅外二極管在光電頭上的位置，調試完畢，可用薄形物體從光電頭中通過，此時紅外光電開關應動作。
　　
　　4.結束語
　　
　　該開關已與數字毫秒計配套，用于自由落體儀、氣墊導軌上使用達2年之久，并且效果良好。