红外光电探测器系统电路设计

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1、红外光电探测器系统电路设计Infraredphotoelectricitydetectorsystemcircuitdesign谢忠志XIEZhong-zhi（泰州职业技术学院，泰州225300）摘要：基于红外发光二极管HG505和光敏三极管3DU5，设计了红外光电探测系统电路。该系统中传感器部分，红外信号采用单音脉冲方式发射、采用滤波和选通方法接收，增强了探测系统在工作时的抗干扰能力，适用于距离探测。关键词：红外光电；探测；电路设计中图分类号：TN710　文献标识码：A　文章编号：1009-0134(2011)12(下)-0131-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0

2、134.2011.12(下).430引言0.7R1C1≈1ms。在C1放电时，D1反向偏置，放电电流由C1→R2→⑦脚→地，放电时间为：红外光电系统本质是一个光学—电子系统，用于接收波长0.75µm~1000µm的电磁辐射。它的t放电＝0.7R2C1≈49ms，U1的③脚输出占空比为1∶50振荡信号。由U2、R3、R4和C3组成基本功能是将接收到的红外辐射转换成为电信号20kHz的载频脉冲振荡器，该振荡器受U1的③脚并加以应用。接收系统把目标和背景的入射光能控制，当U1的③脚为高电平时，U2开始振荡，量经光学系统会聚于光电探测器上进行光电转换。输出20kHz载频脉冲；当U1的③脚低电平时

3、，探测器输出的信号经处理电路检出。在此过程中，U2停振，输出高电平。当U2振荡时，它的输出背景噪声和系统内部的探测器噪声及电路噪声等[1]使Q1以20kHz的频率导通与截止，并驱动D2发都与信号一起进入系统。出峰值电流600mA左右的红外脉冲信号。系统仅本文设计的红外光电探测系统应用探测目标消耗6mA左右的平均电流。物距离。用红外线作为媒质进行探测时，首先要[3]红外发光二极管有二种驱动方式，即直流有能够产生红外线的光源和接收红外线信号的探驱动和脉冲驱动。多数情况下采用脉冲驱动，脉测器，并有一定的要求：1）为了增大光电探测系冲驱动允许瞬间通过发光管的峰值电流大于额定统的信号和信噪比，光源

4、和光电器件之间的光谱电流(本电路的中，HG505通过的峰值电流为应尽可能匹配；2）光源要有一定的强度，如果光600mA左右)，效率较高。源强度过低，系统获得信号过小，无法正常检测；光源强度过高，可能会导致系统工作的损坏。本1.2前置放大器电路（如图2所示）系统中所采用的光源是红外发光二极管HG505，通过光敏三极管Q2和R7串联，将Q2接收探测器是光敏三极管3DU5。到的红外反射信号转变为相应的交变电压信号，通过电容C8耦合到放大电路中去，该信号通过运1系统电路设计放U3、U4进行放大，两级运放能够提供的最大1.1信号发射电路（如图1所示）信号增益约为1020。这两级放大器的幅频响应曲红

5、外发光二极管和光敏三极管是反应快速的线以20kHz为中心，由C8、C10、提供低频段的器件，因而一个红外光束系统的有效范围是由馈二次衰减曲线，而高频段的三次衰减曲线由C5和送给红外发光二极管的峰值电流而不是由其平均运放内部的电容来提供。[2]电流所决定的。此电路中，光敏三极管Q2将接收到的红外线由U1、R1、R2、C1和D1组成20Hz的调脉冲转换成电信号后通过电容C8耦合到放大电路制脉冲振荡器。其中D1用以调整脉冲周期的中去，其目的：抑制背景的需要，用交流耦合电路占空比，在C1充电时D1正向偏置，充电电流即具有这种功能；消除探测器上的任何直流偏置电由电源→R1→D1→C1，充电时间为：

6、t充电＝位；能把探测器的1/f噪声的干扰影响减至最小。收稿日期：2011-08-04作者简介：谢忠志（1973－），男，江苏泰兴人，本科，研究方向为电气自动化控制。第33卷第12期2011-12(下)【131】第33卷第12期2011-12(下)【131】+12R1Q114kR53CF3B88110U1R3U2342.2k34QRQRVCCVCCR6R2D1727215DISTRIGDISTRIG698kR4IN41486522k65THRGNDCVoltTHRGNDCVoltD275557555HG505C1110.1μڟ჋ཚோC2C3C40.01μ1n50.01μ图1信号发射电路图+

7、12R12R17470220+C9Q2+C7R9100μR143DU5C647μ10k10k100nR11R16620k91kC877R822U4__U312k1.5nCA3140CA314066R7LJ3LJ100KC53C10๼؜዁ॠհഗ220P41nR1344.7kR1010kR1510k图2红外光电传感器前置放大器电路+121.3检波电路(如图3所示)R22来自前置放大器6.8k输出的20kHz的单音信号波形通过D3、ZD110