簡(jiǎn) 介： 本文測(cè)試了基于LM567的反射式光電管用于信標(biāo)燈檢測(cè)車模通過的功能。通過實(shí)驗(yàn)給出了對(duì)于原來信標(biāo)燈的修改方案。
關(guān)鍵詞： 節(jié)能型表，LM567，紅外檢測(cè)，智能車競(jìng)賽

01 調(diào)整檢測(cè)

一、實(shí)驗(yàn)背景

??在很多場(chǎng)合需要使用到物體光電檢測(cè)，常用到的方法就是使用調(diào)制的紅外發(fā)射管照射物體，通過物體的反射將調(diào)試的紅外光線送入紅外光電檢測(cè)管，經(jīng)過放大檢測(cè)之后反映物體是否存在以及相對(duì)的遠(yuǎn)近。

??之所以需要對(duì)于檢測(cè)的紅外光線進(jìn)行調(diào)試主要是為了避免環(huán)境光線的影響。特別是室外的日光中包含有大量的紅外線。

??在 反射式紅外光電管 ITR8307^[1] 、 利用反射光電管 ITR9909 制作節(jié)能信標(biāo)光電感應(yīng)開關(guān)^[2] ?分別測(cè)試了基于反射式一體化紅外光電管檢測(cè)方案。其中使用了ESP32進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，下面測(cè)試?yán)肔M567的檢測(cè)方案。

二、LM567方案

1、參考設(shè)計(jì)方案

??在購買 ?IRPT42-21系列的億光貼片3224 紅外對(duì)管^[3] 中，網(wǎng)頁上給出了 基于LM567的紅外檢測(cè)參考電路^[4] 。

2、電路設(shè)計(jì)參數(shù)

(1) 基本特性

??LM567 是一款通用音頻解調(diào)集成電路。LM567集成有 I、Q 正交檢測(cè)電路，檢測(cè)頻率有壓控振蕩器確定。當(dāng)有被檢測(cè)音頻信號(hào)輸入的時(shí)候，輸出關(guān)鍵（PIN8）就變?yōu)榈碗娖健?/p>

• 電路設(shè)計(jì)參數(shù)：

• ① 腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。
• ③ 腳是輸入端，要求輸入信號(hào)≥25mV，最佳值為200mv左右。
• ④ 腳是電源正極
• ⑤、⑥ 腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f0≈1/1.1RC。
• ⑦ 腳是電源地
• ⑧ 腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。

??LM567的工作電壓為4.75～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。

(2) 頻率特性

??根據(jù) LM567數(shù)據(jù)手冊(cè)^[5] ，LM567的振蕩頻率由R1,C1決定：

? ● ?其中參數(shù)：
???R1：定時(shí)電阻
???C1：定時(shí)電容

??LM567檢測(cè)帶寬為：

? ● ?其中參數(shù)：
???Vi：輸入信號(hào)幅值(Volt,rms)，Vi<200mV
???C2：PIN2電容（uF)

02 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

一、基本測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)電路原理圖

??根據(jù)振蕩頻率公式可以計(jì)算出該電路中心頻率：

2、實(shí)驗(yàn)電路

3、測(cè)試數(shù)據(jù)

? ● ?工作條件：
???工作電壓： 5V
???工作電流：8mA

(1) 振蕩頻率

??使用FLUKE45 頻率測(cè)量功能，測(cè)試電路工作頻率為：24.334kHz。

(2) 工作電壓與振蕩頻率

??通過DP1308A可編程直流電壓提供不同的工作電源，測(cè)量不同電壓下振蕩頻率。

? ● ?測(cè)量條件：
???電壓范圍：3.5~8V
???測(cè)量?jī)x表： ：Fluke45

二、檢測(cè)信號(hào)

??使用 DG1062^[6] 可編程信號(hào)源輸出峰峰值為1V的正弦波，測(cè)量LM567信號(hào)檢測(cè)能力。

1、不同頻率下輸出信號(hào)

(1) 輸入信號(hào)幅值：1Vpp

? ● ?測(cè)試條件：
???工作電壓： 5V
???輸入信號(hào)幅值：1Vpp
???輸入信號(hào)范圍：22kHz-26kHz

(2) 輸入信號(hào)幅值：0.5Vpp

(3) 輸入信號(hào)幅值：2Vpp

(4) 輸入信號(hào)幅值：100mVpp

▓ 測(cè)試結(jié)論

??根據(jù)LM567數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示，當(dāng)輸入信號(hào)的幅值超過 200mVrms (566mVpp) 檢測(cè)帶寬都是一樣的。當(dāng)輸入信號(hào)的幅值小于200mVrms，之后，檢測(cè)帶寬隨著輸入信號(hào)幅值減低而單調(diào)下降。

2、輸入方波信號(hào)

? ● ?測(cè)試條件：
???信號(hào)波形：方波
???信號(hào)幅值：1Vpp
???掃頻范圍：22kHz~26kHz

??下圖為在輸入信號(hào)不同頻率下的輸出電壓信號(hào)幅值?？梢钥吹叫盘?hào)的波形對(duì)于檢測(cè)帶寬沒有影響。

03 紅外檢測(cè)

一、實(shí)驗(yàn)電路

1、電路原理圖

??根據(jù)LM567振蕩頻率計(jì)算公式，可以獲得，電路振蕩頻率為：

2、實(shí)驗(yàn)面包板

??測(cè)量電路的振蕩頻率為：5.43kHz。

二、測(cè)試結(jié)果

1、ITR8307

??使用 ITR8307^[7] ，當(dāng)距離白紙前面1.5厘米左右，輸出PIN8信號(hào)開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。

??在臨界距離的時(shí)候，PIN8輸出為脈沖波形。在此距離之前和之后輸出電壓為高電平與低電平。

2、ITR9909

??使用 ITR9909^[8] 檢測(cè)距離大約16厘米。

三、測(cè)試發(fā)光盤的影響

??測(cè)試發(fā)光品的紅外線對(duì)于檢測(cè)影響。

1、沒有燈罩的情況下

??將ITR9909放置在放光盤的中央，朝上。開啟發(fā)光盤，對(duì)于輸出沒有影響。

2、加上燈罩

??使用白紙模擬燈罩。如果白紙不開口，則燈罩會(huì)使得檢測(cè)輸出信號(hào)。

??在白紙上開設(shè)20×20mm的透明孔，將光電管暴露出，則不會(huì)影響物體檢測(cè)。

04 修改方案

??下面給出在 現(xiàn)在版本信標(biāo)燈^[9] 的基礎(chǔ)上對(duì)于如何修改使其能夠滿足光電檢測(cè)要求。

一、節(jié)能信標(biāo)電路

1、工作電源

??由于LM567工作電源范圍為 ?3.5V ~ 8.5V，所以可以在原來電路的 U8開關(guān)電源輸出的 8V 引出作為L(zhǎng)M567的工作電源。

2、檢測(cè)電路

??使用前面測(cè)試的電路。主要修改：

• 將工作電源修改為8V；
• 修改RLED 從原來的100Ω修改為在150 ~ 200Ω；
• 對(duì)于RL上拉電壓修改為3.3V。
• 將輸出信號(hào)連接到原來PH2插座的PIN7管腳，代替原來的HALL傳感器的輸入端。

??可以將上述電路集成在發(fā)光盤板上。發(fā)光盤可以進(jìn)一步減少。

二、燈罩

??在原來的燈罩中心開啟直徑為1.5 ~ 2厘米的圓孔，實(shí)測(cè)燈罩不會(huì)引起光蛋嗎傳感器觸發(fā)。

※ 實(shí)驗(yàn)總結(jié) ※

??本文測(cè)試了基于LM567的反射式光電管用于信標(biāo)燈檢測(cè)車模通過的功能。通過實(shí)驗(yàn)給出了對(duì)于原來信標(biāo)燈的修改方案。

參考資料

[1]反射式紅外光電管 ITR8307: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/120116131

[2]利用反射光電管 ITR9909 制作節(jié)能信標(biāo)光電感應(yīng)開關(guān): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/120227205

[3]IRPT42-21系列的億光貼片3224 紅外對(duì)管: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.2d532e8d4d7MIi