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OPT101—一种光电传感器的使用

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    之前做感光元器件应用中主要是应用光敏电阻、光电二、三极管,有时也会用到光电池,对物体计件或者检测有无也主要应用反射式或者对射式光电传感器。偶然间用到此芯片,采用集成形式的外围,接收面积大,初步使用反应灵敏,准确度高,除了上述感光元件的典型应用之外它还可以用来对光的照度进行测试。

关于OPT101的特性:

  1. 单电源供电:+2.7 to +36V
  2. 光电二极管尺寸:0.09×0.09inch(芯片尺寸0.5×1.0,适合做电光源分布范围测定)
  3. 片内放大器反馈电阻:RF = 1MΩ
  4. 光敏二极管响应:0.45A/W (650nm)
  5. 响应带宽:14kHz(RF = 1MΩ)
  6. 极低的静态电流:120µA

    它是集光敏二极管和信号放大于一体的器件,电压输出特性,且输出电压随光照强度成线性变化,可以用在位置与接近探测,温室照度的测试测量当中。

图1 管脚分布图

图2 内部原理图

    最基本的外围线路连接如上图所示,其中4管脚的1MΩ的反馈电阻是存在于芯片内部的,外围无需加入。应用片内1MΩ与3pF组成的反馈网络,即将引脚4、5联接即构成基本应用电路,这时电路的输出幅度与照射光线波长的关系如图3,照射光线的入射角与输出幅度的关系如图4所示。

图3 基本电路输出电压和波长的关系

 

图4 基本电路的输出电压和照射角度的关系

通过外围设置电阻可以改变器件的应答时间,改变响应速度和带宽,连接电路和对照表如下图所示:

 

图5 外部电阻应答改变

 

典型应用例举

1.探测发光目标

    在探测发光目标时,由于背景反射光作用,对有用信号会产生一定的影响,由于这两者的强度不同,所以输出的信号会有低频背景噪声,为了滤除背景噪声,在传感器的输出端加入一个高通滤波器,用以滤除噪声电压,并且后接整形电路进行整形,便于后续电路对信号的进一步处理。电路中D为发光二极管,提供光源目标,C和R2组成高通滤波器,R3、R4设置电压比较器的门限值,抑制背景反射光产生的干扰信号,其值根据系统实时进行调整确定。

图6 探测发光目标电路

2.LED输出管理

    下图是本元件控制LED亮度的电路接线图,OPT101采用最基本的连接方式即可,本光敏元件接到LED亮度的信号后将其送到运放的反馈端,用以反馈调节LED的亮度,最终使其逐步达到预定值。此种控制方法快速精确,稳定性不错。

图7 LED输出管理电路