反射式光中断器物体侦测应用手册

2024-10-23 MATELIGHT官网
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Part 1 简介:


随着科技进步,各种电子产品的自动化程度也跟着提高,自动化程度越高的产品,代表也包含了更多的感测组件。为了避免人眼被环境中各种产品或设备感测时发射的光干扰,所以使用人眼无法察觉的红外线(Infrared; IR)产品做为传感器。这份应用手册将会介绍如何利用红外线发射组件(Infrared Emitter)及红外线接收组件(Infrared Receiver)作物体侦测应用。


最常见的红外线发射及接收组件就是红外线发光二极管(IR Light-emitting diode; IR LED)及光三极管Photo Transistor; PT),图一为基本的 IR LED 搭配 PT 的应用电路。



 图一:IR LED及PT基本应用电路


原理说明:

    IR LED为发射端,顺向电流(Forward current; IF)越大发射的辐射强度越大。

    PT为接收端,收到的辐照度越大,产生的光电流 IC(on)越大。

    调整Rlimit值可控制IF的大小。

    调整RL值可控制Vout的大小。

    Vout可接MCU的ADC(Analog-to-Digital Converter)或 GPIO 做准位判断。


判断说明:

    无辐照度时,PT截止,Vout输出为高电平(Vcc)

    辐照度低时,PT导通,Vout 输出为高电平(Vcc-(Ic x RL))

    辐照度高时,PT 饱和,Vout 输出为低电平(VCE(sat))

注:VCE(sat)为 PT 饱和电压。


Part 2 利用反射式 ITR 做物体侦测方法:


IR LED 通常和PT 一起搭配作为物体侦测或是遮断侦测应用。图二为利用 IR LED 发射 IR 经由物体反射到 PT 做反射式物体侦测的示意图;为了避免 IR LED 发射的 IR 不经过物体反射,直接在机构内照射到 PT 造成误判,所以 IR LED 跟 PT 必须有效隔离。利用底下的两项特性,即可做到反射物的距离侦测。


   - 反射物距离越近,PT 收到的反射辐照度越强,输出的电流会越高。

   - 不同的材料会有不同的反射率,一般颜色越深、表面越粗糙的物体反射率越低。

   - 同距离情况下, 接收端输出的电流相对会降低。


 图二、反射物的距离及材质对物体侦测的影响


图三、自带隔离机构的 IR LED+PT 组合组件 ITR


若使用直流(Direct current; DC)的侦测方式,在 ITR 被环境光照射时容易造成误判。原因是 PT 端无法分辨接收到的辐照度是来自于环境光,还是 IR 经物体反射。改善方式如图四,把 IR 的发射方式从DC 改为脉冲(Pulse),然后PT 需分别侦测每次IR Off 及IR On 时的电压值Vout(Off)及Vout(On),此时 Vout(Off)就代表环境光造成的偏移值(Offset),Vout(On)代表的则是环境光加上 IR 发射时的电压值,故 Vout(On)和 Vout(Off)之间的电压差就是单纯 IR 发射时造成的电压值。此方式除了可以降低环境光的干扰,也因为 IR 的发射是利用 Pulse 短时间点亮,故可以利用更强的电流驱动来侦测更远的距离。



图四、改善环境光干扰的方式

 

图五为PT实际输出波形的例子,可发现在IR从On切换到Off时,PT会有一段延迟时间,故在取样Vout(Off)时,需确认PT输出电压已经稳定,避免后续计算物体侦测变异量时造成误判。


图五、PT 的输出电压波形侦测


Part 3 实例参考


图六为一应用电路图范例,利用MCU的GPIO控制MOSFET的开、关来控制IR发射脉冲,并把Vout接到MCU的ADC接脚;利用调整 R limit、RL的电阻值来确认物体侦测的距离,最后利用ADC读取的 Vout(Off)及Vout(On)差异值来设定物体侦测的阀值。




参考图四的方式控制 GPIO 及参考图五的波形作 ADC 取样时间设定,底下以使用亿光ITR20001/T24 (Bin K)为例,IR on 时间长度为 350us,在 300us 时取样 Vout(On),IR Off 时间长度为 50ms,在 6ms 时取样 Vout(Off)。Vcc = 5V,R limit= 82 ohm(IF ≒ 50mA),RL= 150k ohm。建议阀值可设定在 ADC 最大值的 1/3 左右,此 1/3 值是为了保留给光干扰的 Offset 使用,此值设定越大抗光干扰能力越强,但物体侦测范围会相对降低。图七为采上述方式设定,并把 Vout 接到 ADC 后,对不同侦测物的比较(Y 轴为 Vout(Off)与 Vout(On)差异的 ADC 读值)。由图中可看出反射物颜色越浅反射量越高,可侦测的距离范围越大,一般会折中以灰卡做设计参考,以此图为例,灰卡的可判断的范围约为 0.1~6cm,黑卡为 0.1~3.5cm,白卡为 0.1~9.5cm。


图七、不同颜色待测物对 ADC 读值影响


图八为反射物灰卡配合 150k ohm 的 RL 做改变 IF 的测试,可发现当 IF 增加到 100mA 时,可判断的范围会增加为 0.1~9cm。


图八、不同 IF 对侦测距离的影响


图九为反射物灰卡配合 50mA 的 IF 做改变 RL 的测试,可发现当 RL 降低到 68k ohm 时,可判断的范围会降低到 0.1~4.5cm。


图九、不同 RL 对侦测距离的影响


注:

    若侦测物体跟 ITR 完全密合,因无反射路径会使反射值为零。

    以上测试结果都是以ITR上方不加盖板(单体裸测)。


Part 4 结论


调整 IF 或 RL 可以调整物体侦测距离,若想增加侦测距离且无功耗考虑,建议以增加 IF 优先,因加大 RL 同时也会增加光干扰的强度;若是要降低侦测距离则以降低 RL 电阻值优先,同时降低环境光干扰。


Part 5 推荐型号



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KODENSHI(可天士)光电器件/编码器/传感器/红外遥控接收头选型指南

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型号- KEL-5315C,SCM02-B38,STE,KE2N23F-XX,SEL3528-01,SST553R-01,SIC507D,SST324R-02,SPDI5H7,SML955-11,SPS-12CU,SST553R-02,SRV455-ML01,ST-1MLA,SIS-ED05,ST-1MLB,SPDI542R-F4J,SIS-ED07,PS124TL1,SIS-ED04,SIS-ED03,SFIC553-01,SIS-ED27(ST),SFIC553-02,KEL-1ML2,PS119EL1,SIT30301,S系列,SST755-CL 01,SEL854-01L,SIC506L,SPDI552-02,SST334-02,SEL388-01,SST334-01,SEL755-01,SIT401P1,SPDTS-01,KEF252500CB,S SERIES,EL-1CL3,SIR801,SIT307,SIT204F-02,SIT204F-01,SIT304,SST533R-01,SIT306,SST533R-03,SIT305,PSR11TD1-A,SST433R-10,SPDI341R-01VS,SIT302,SF-14,KE2N19F-XX,SP-1ML,SML955-11T1,SEP,SST553-02,SIS-PT16(ST),SIS-ED23(ST),HPI6FER2,SEP W,SST533R-04,SEP Z,KEL-1KL3V,SIT509,KEITU013S,SEP FA,SGL324-02,SPDA-BD,SIT516,SPS119ED1,PSR11EL6-D,SIT515,SIT514,SRM603LM2M-2,SG-105LF,SIC801D,SIC504L,SIS-ED04(ST),SIC553-03,SIC553-04,SIC553-01,SPDI533R-02,SRV1206-04,SIC553-02,SCG系列,SIS-PT12(ST),SRS-16L,SIT401,SIC503L,SIC433-02,SIT316F,CL-1KL3,SUV455C-01,SIT512-C1,CL-1KL7,SE201,SF-10B,SML766L-01,SIT612,SIT512-CM,SIT401P,SEL553-02,SEL553-03,ORA3S01,SPDI441R-16F,SEL323-04L,KEL-1KL2,K1T3025S,SIA101,SIT206F,SIR-SD5,S42B8 SERIES,SIM304,SST955-01,SPDI552-01-KT,SPDI355-02,STE SERIES,S42B8,R903V-7CL,HPI610A,SPN-S6DN2-02,SIT506,SIT505,SF-10A,SIT508,SIT501,SPDI433-01,KEF SERIES,SIR201,SIC501L,KIR-5105J,SPDI754-03S,SIC501D,SRV555-CL01,SEL331,EL-1KL5,SCM SERIES,ORD1S06,APS01228D,SPDI488-01,EL-1KL3,SIA201R,CL-203,SBV533-06,ST-1CL3H,KE1△01C-15-18,KE2N26F-ZXX,CL-207,CL-209,SICD01L,PS117ED1,R123V-712,SIC553S-04,SCG01-F68,SUV455-03,SRV0805-03,SBV5073-01,SRV0805-01,PS124GD1,SML955-04,KEITU005C,SML955-03,SREC02 SERIES,SIC209D,SST655-01T,SCA系列,SIT604,SEL955-02,KIT2011S,SEL955-03,SIT601,SPDI754R-01,CL-211,SPDI754R-02,SIT602,SRS-13,SIS-ED03(ST),SPDI752-01,SG2A241,SG-105F6,STLS-150,SST331,SST533R-04N,APS623,PS124TD1,SEL755-CL01,KEITS003S,EL-1K3,PS119ED1,SCT-02,SCT-01,SEL3315,SIT205-01,PICA56337,SF-12B,KIR5105J,SIC401L,SIR501G,SIC401D,ORA1S01,KST-1KL3A,KIT3025S,SCA SERIES,SEP FA SERIES,SWL5050-03,SST5003,SML752-02,SST5001,SP-1CL3,SST3315R4,SEP08-W18-2PL,SCG SERIES,KEF302500CB,SF-12A,SPIC1206-01,SF-10,HP202G,SIS-ED06(ST),SUVM375-01,SIT303-01,SPT334R-01,SIC502D-E,KE1△01C-075,SST854R-01L,STE系列,SST0603R-02,SML655L-01,SPDA992-05,SIT512-C,SEP W SERIES,ORD1M13,SIS-PT23(ST),SF-11B,SPDI753R-01,STLS-25D,SPS119EL1,OEA-01,KIT3033S,SCL555-CL01,SIS-PT06(ST),SEL753-03,SG-105,SIC302D,SIS-PT27(ST),KIT3035S,SIR501-C,SST755-CL01,SBV0805-01,SEL323-04,HPI6FER2H,SD202,SITK01-C,SPDI552R-02,SD201,SPDI752-01K,SF-11A,SIR501,SDS1A015-02,SST533R-02PT,SGV0603-03,SPDB82-01,SST533-03,SST388-01,SEL334-01,SEL334-02,SF-11,CL-1CL3,SEL334-03,SIC204F,SITAB74,ST-1KB,SIT511-C,SST854R-01,SITA01-C,ST-1KLB,SF-14B,ST-1KLA,SPD862-03,KCL-203HL,SPD994-02,SIT506S,ORA1L03,SPDI533-01,STE01-01 SERIES,SIT210,SST553-02LD,SIT2A082,SEL533-04,SIR765-02,SST955R-02,KEEN5001A,SST955R-01,SEL533-02,SEL533-03,SEP Z SERIES,SEL533-06,SFCV5050-05,SEL554-1ML2,SEL5003,SF-14A,ST-1MLBR2,SIS-PT20,SIT505S,SIT101,SCA02-W713,SREC02,SPDI754-03,KIT3032S,R123V-10E,SEL854-01,SIS-PT24,SF-12,SEL5001,SRV955-04,SST662-01,SST753R-01,SPDI752R-02,SRV655-CL01,STLS-20D,KAPD-800-001,SG130,SIS-ED20,KAPD-800-002,PSR11TL1-A,KDT-6315A,SIT510-C,SEL324-02,SG132,KEITS005S,STE01-01,SIS-PT18,SPDI542R-F4,SIS-PT16,SST533R-02P,SIT601S,SIS-PT19,SIT504S,SF-13B,SIT311,SPDI752R-03,SPDI752R-04,PS117EL1,SPDI955R-02F,SIS-PT12,SE202F,SPN-B6CA,SRS-12L,SCA,SEP SERIES,SCL334-02,SIS-PT07,SIT208,SIS-PT04,SIS-PT05,SIS-ED18,KST-1KLB,SIT205,SF-13A,SIS-PT08,SIT207,SCG,SST755-02,ST-1KL3A,KEF系列,ST-1KL3B,SCM系列,SPDI542R,SEP系列,SF-13,SP-1KL,SCM,SIS-PT03,SIT506F-A,SEP07-Z36L

2023.08  - KODENSHI  - 选型指南 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

【IC】采用贴片式封装的可天士SIT316F贴片式光电传感器,可用于打印机、复印机、扫地机器人等产品

KODENSHI SIT316F为一款采用贴片式封装的透射型光电传感器,由高输出的红外发光二极管与高灵敏度的受光三极管组成;特别适合用于需要精确检测物体位置或数量的应用场景,可应用于打印机、复印机、扫地机器人等产品。

2024-10-25 -  产品 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

群芯微(Qunxin Microelectronics)光电耦合器选型指南

目录- 企业介绍    应用领域    产品路线图示例    产品选型表    晶体管光耦    达林顿光耦    光继电器    可控硅光耦    高速光耦    (智能)栅极驱动光耦    智能功率模块接口光光耦    隔离运算放大器    品质保证    产品及体系认证    车规认证   

型号- QX2223,QX0723,QX4N33,QX0601,QX1019,QX330J,QX1018,QX0721,QX0720,QXC79B,QX21X,QXC79A,QX2222,QX357,QX358,QX354,QXM343,QX350,QXM3011,QXM3012,QXM3013,QXM341,QXV25X,QX2213,QX308X,QX22X,QX58X,QX127,QXC53X,QXS258H,QX481,QXM3020,QXM3021,QX480,QXM456,QXM3022,QXM3023,QXC790,QXC87BT,QX3213,QXN6N139,QXX213,QX3H7,QX3H4,QX818,QX816,QX817,QX101X,QX814,QX0501,QX815,QXN6N137,QXN6N138,QX2122,QXN6N135,QXN6N136,QXM480,QXM481,QX333J,QXN261L,QXX223,QXN3150,QX331J,QX827,QX825,QX0611,QX826,QX332J,QXN201,QXN200,QX8801,QX075L,QXM3061,QXM3062,QX41X,QX2020,QX2021,QX53X,QX2022,QX2023,QXW723,QXM303X,QX314,QX553,QXN350,QX6N135,QX551,QX6N136,QX552,QX6N137,QX6N138,QX6N139,QXM3052,QXM3053,QXW720,QXW721,QXW601,QX074L,QXC87AT,QXY258H,QXN4506,QX1722,QXN4504,QX0511,QX0631,QX54X,QX42X,QX2011,QX0630,QX2012,QX2013,QX3223,QX562,QX563,QX561,QXM3063,QX3906,QXM304X,QX202X,QXM721,QX2601,QXN139,QXM601,QXM723,QX2041,QX2042,QX3010,QX2043,QX3011,QX3012,QX216,QX55X,QX217,QX214,QXC7723,QX215,QX212,QX337J,QXM301X,QX213,QX452,QXW60X,QXC7721,QX451,QXC7720,QXN135,QXN136,QXM3031,QXN137,QXM3032,QXM720,QXN138,QXM3033,QXW501,QX7723,QX201X,QXH87AT,QXM3051,QX4NXX,QX0534,QX3120,QX2031,QX7721,QX2032,QX2154,QX2033,QX0531,QX56X,QX7840,QX8016,QX227,QX0530,QX7720,QX33XJ,QXM302X,QX226,QX223,QX224,QX222,QX343,QX340,QX582,QX341,QX583,QXM3041,QX581,QXM3042,QXM3043,QXS259,QXS258,QXW611,QX204X,QX301X,QXM501,QXH87BT,QX3150,QX2061,QX2062,QX2063,QX3031,QX3032,QXM60X,QX3033,QX339J,QXV41X,QXC601,QX17X,QXH11L1,QXH11L2,QXH11L3,QXN825,QXN826,QXN827,QX203X,QXC70A,QXM611,QXH720,QX3140,QX2051,QX0314,QX2052,QX3020,QX2053,QX3021,QX3022,QX3023,QX522,QX523,QX520,QX521,QXY258,QXM308X,QXW511,QXY259,QXS25X,QX0341,QX303X,QXM3081,QXM3082,QXM3083,QX2083,QX3051,QX3052,QX3053,QX0223,QX0343,QX206X,QX415,QX533,QX252A,QX531,QX532,QXC501,QX3061,QXC740,QXC61L,QXM305X,6N137,QX205X,6N136,QX302X,QX2514,6N135,QX3041,QX52X,QX3042,QX3043,QX0213,QX316J,QX542,QX543,QX3H44,QXC611,QX541,QX2081,QX2082,QXY25X,QXM511,QXM306X,QXN3140,QXC4506,QXC4504,QX208X,QX1213,QX305X,QXV45X,QX3H74,QXV21X,QX155,QX33XJ系列,QX3081,QX41XS,QX3082,QX3083,QX304X,QX3062,QX3063,QXC511,QXC74L,H11L1,QXN7723,QX4504,QXN3120,QX4506,QXN7720,QXN7721,QX852,QX851,QX177,QX176,QX173,QXV252,QX174,QX6N437,QXV253,QXV254,QX172,QX25XA,QXV256,QXV258,QXH790,QXM314,QX306X,QX1223,QXC63X,QXC64L

2023/8/2  - 群芯微  - 选型指南 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货 查看更多版本

佳光电子不同波段的LED产品可为杀菌灯及植物生长等提供可靠支持,通过ISO9001认证

佳光电子是一家已通过ISO 9001认证的专业生产发光二极管(LED)、数码管、贴片发光二极管(SMD LED)、红外线发射、接收管及LED相关产品的制造商,产品广泛应用于电脑周边、消费电子、家用电器,IT 通讯、汽车、照明、工业自动控制感应及各种光源 应用,本文介绍两款佳光LED元器件的特殊应用案例。

2023-04-21 -  原厂动态 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

光电开关产品选型目录书(Optical switches Product Selection Catalog Book)

型号- MT-ITR8102,MT-ITR180,MT-ITR8104,MT-ITR20001,MT-ITR8105,MT-ITR8402,MT-ITR150,MT-ITR20403,MT-IR908,MT-PT908,MT-TP808,MT-IR928,MT-PT928,MT-ITR9909,MT-ITR9606,MT-ITR9608,MT-ITR9707,MT-SG255,MT-EL130,MT-GK152

2024/8/28  - MATELIGHT  - 选型指南  - Ver:1.0 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

【选型】多种波长、封装可供选择红外线发光二极管选型,耐高温、尺寸小

ROHM集团是全球最知名的半导体厂商之一,其产品包括IC、分立元器件、光学元器件、无源元件、模块、半导体应用产品及医疗器具等多个领域,其推出的光传感器是一种可以发现变化的电子眼,可以对应所有的动作的检测,也可以应对日益发展的客户需求。ROHM红外线发光二极管共有φ3树脂、φ5树脂、侧发光树脂、表面安装型(顶部发光)、表面安装型(背面安装)5种封装类型 ,适用于遥控发送器、光通信等各种装置。

2018-11-16 -  器件选型 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

插件二极管选择需要重视什么?

江苏泓冠光电科技有限公司是一家集合LED灯生产,贴片led生产加工,出售及服务为一体的红外线厂家。产品广泛应用于电脑周边,通讯产品,电子电动玩具,家用电器及照明灯具,轿车电子,医疗器械等诸多生产领域。

2024-08-31 -  设计经验 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

美特光宣传册

型号- LTST -M140XXX,6N13X,LTST -E680XXX,LTSN -G563XXX,LTST-C21XXX,LTST-C281XXX,LTST-S320XXX,LTV-354,LTST -M670XXX,LTV-357,LTST-C295XXX,CNY17 & 4N,LTST -5630XXX,LTST -T680XXX,LTST-S270XXX,LTV-354 SERIES,6N13X SERIES,MOC302X,MOC302X SERIES,LTST-S482XXX,LTV-247,LTST-C250XXX,LTV-247 SERIES,LTST-C216XXX,LTST-C155XXX,LTST -E682XXX,LTST-C950XXX,LTV-217 SERIES,LTST-C194XXX,LTV-816 SERIES,LTST-C171XXX,LTV-817 SERIES,LTV-217,LTSN -G683XXX,LTST-C198XXX,LTSN -9070XXX,LTV-817,LTV-816,LTSN -E683XXX,LTST-C150XXX,LTV-357 SERIES,LTST-C930XXX,LTST-C191XXX,LTST-C195XXX,LTST-S220XXX,LTST-C231XXX,LTSN -7450XXX,CNY17 & 4N SERIES,LTST-C235XXX

2016/12/2  - MATELIGHT  - 商品及供应商介绍 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货

反射式光中断器(Photo interrupter; ITR)物体侦测应用手册

型号- ITR8307,ITR8307/S18/TR8,ITR20001/T24,ITR8307/L24/TR8,ITR1502SR40A,ITR-9908

4/10/2020  - MATELIGHT  - 应用笔记或设计指南  - Rev.1.0 代理服务 技术支持 现货查询 批量订货
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品牌:KODENSHI

品类:光电晶体管

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品牌:ROHM

品类:Infrared LED

价格:¥6.3613

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品牌:SILICON LABS

品类:Sensor

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品牌:ROHM

品类:Infrared LED

价格:¥6.8911

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品牌:奥伦德

品类:光电耦合器

价格:¥1.4118

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品牌:SILICON LABS

品类:Sensor

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品牌:TT Electronics

品类:NPN Silicon Phototransistor

价格:¥6.7188

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品牌:TT Electronics

品类:NPN Silicon Phototransistor

价格:¥6.7188

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品牌:TT Electronics

品类:NPN Silicon Phototransistor

价格:¥9.8755

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品牌:TT Electronics

品类:NPN Silicon Phototransistor

价格:¥31.8539

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