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光电耦合技术范文1
随着半导体技术和光电子学的发展，一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件――光电耦合器于1996年问世了。光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。
1 光电耦合器的结构特点
光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。图1是三种系列的光电耦合器电路图。
（1）输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
（2）由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
（3）由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
（4）容易和逻辑电路配合。
（5）响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
（6）无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
2 光电耦合器的发展现状
目前，光电耦合器已显示出一种朝大容量和高速度方向发展的明显趋势。美、日两国生产的光电耦合器以红外发光二极管和光敏器件管组成的器件为主，该类器件大约占整个美、日两国生产的全部光电耦合器的60%左右。因为这种类型的器件不仅电流传输效率高（一般为7～30%），而且响应速度比较快（2～5μs），因而能够满足大多数应用场合要求。例如：日本横河电机公司、美国莫托罗拉公司生产的光电耦合器具有很高的输入、输出绝缘性能，其响应速度快、传输效率高等特点，近几年来，国内有关单位投入大量人力物力也研究和开发了各种光电耦合器件。如上海半导体器件八厂、上海无线电十七厂等。而重庆光电技术研究所为了适应市场需要研制出了一种由高速响应发光器件和逻辑输出型光接收放大器组成的厚膜集成双路高速高增益光电耦合器。这种光电耦合器的输入端由两只GaAIAs侧面发光管组成，其输出端由两只Si―PIN光电探测器以及两个高速高增益线性放大电路组成。
除此之外，重庆光电技术研究所还研制出了高速高压光电耦合器、GG2150I型射频信号光电耦合器、GG2060I型高压脉冲测量光电耦合器、GH1204U型高压光传输光电耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光电耦合器等。
3 光电耦合器的应用
3.1用作固体继电器
光电耦合器是一种将发光二极管和光敏三极管组装在一起的新颖光电器件，它采用光信号来传递信息，从而使电路的输入与电气上处于完全隔离的状态，这种信息传递方式是所有采用变压器和继电器作隔离来进行信号传递的一般解决方案所不能相比的。由于光电耦合器具有可单向传递信息、通频带宽、寄生反馈小、消噪能力强、抗电磁干扰性能好等特点，因而无论在数字电路还是在模拟电路中均得到了越来越广泛的应用。
它的左半部分电路可用于将输入的电信号Vi变成光电耦合器内发光二极管发光的光信号；而右半部分电路则通过光电耦合器内的光敏三极管再将光信号还原成电信号，所以这是一种非常好的电光与光电联合转换器件。图中所用的光电耦合器的电流传输比为20%，耐压为150V，驱动电流在8～20mA之间。在实际使用中，由于它没有一般电磁继电器常见的实际接点，因此不存在接触不良和燃弧打火等现象，也不会因受外力或机械冲击而引起误动作。所以，它的性能比较可靠，工作十分稳定。
3.2 光电耦合器在PLC中的应用
光电耦合器实现现场与plc主机的电气隔离，提高抗干扰性，避免外电路出故障时，外部强电侵入主机而损坏主机。实现电平交换，现场开关信号可能有各种电平，光电耦合器起变换plc主机要求的标准逻辑电平。
4结束语
光电耦合器在多种电子设备中的应用非常广泛。随着数字通信技术的迅速发展以及光隔离器和固体继电器等自动控制部件在机械工业中应用的不断扩大，特别是微处理机在各个领域中的应用推广（有时一台微机上的用量可达十几个甚至上百个）和产品性能的逐步提高，光电耦合器的应用市场将日益扩大，同时，其社会交流和经济交流也一定会十分显著。今后，光电耦合器将向高速化、高性能，小体积，轻重量的方向发展。
参考文献：
[1] 曲维本。光电耦合器的原理及其在电子线路中的应用。北京：国防工业出版社，1981
光电耦合技术范文2
关键词 光纤Bragg光栅；地震检波器；边缘滤波；解调
中图分类号P315 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0232-02
光纤光栅传感器技术的发展，使得光纤光栅逐渐走向实用化，其原理是利用外界物理变量的变化，从而引起光纤光栅的周期或折射率变化，并由此来获得反射中心波长的的改变，实现对物理变量的传感目的。随着光线光栅传感技术的不断成熟，基于光纤光栅的地震检波器更具有较好的应用价值。
1 光纤光栅传感原理及结构
光纤光栅是基于参数周期性变化的波导，利用纵向折射率的变化来实现对不同光波模式的耦合。其传输模式如下所示：K=β1-β2=2π/?（对于式中的?表示为光栅周期）。利用相位调节耦合模式有正向传导为反向，其公式为：2π/?=β1-β2=β01-（-β01）=2β01。当K值变大，则?值变小（?
2 基于光纤光栅的地震检波器信号解调系统
在开展基于光纤光栅的地震检波器信号解调应用时，首先要对光纤Bragg光栅的反射光波长进行检测，再次是对解调方案进行合理选型。在当前的光电探测系统中，多采用对光强度的转化，其思路主要有波长扫描和光学滤波。
2.1 边缘滤波解调原理
从边缘解调滤波工作原理来看，滤波器的输出光强量ΔL与波长漂移量λ-λ0成线性关系，其函数如下：F（λ）=A（λ-λ0）。其解调系统原理如下图所示：
2.2 解调光路系统设计
从光路系统的构成来看，主要由光源、光纤耦合器、传感器及边缘滤波器等组成。本实验选用的光源为波长在800-1600nm之间的放大自发辐射源，其输出谱平坦度≤4dB。输出光功率为30-40mW，光纤跳线类型为FC，工作环境温度在0℃-40℃。对于光纤连接器，选用连接损耗小、互换性好、回波损耗大、对环境温度变化的性能相对稳定的光元件。对于耦合器的选择，从其作用来看一方面应该引入传感光栅，另一方面要能够将反射的携带波长的信号导入滤波器，因此在选用波长在1550nm的光纤耦合器。对于传感器的选择，本实验需用工作波长为1547.7nm，3dB带宽为0.25nm，具有较好的边模抑制比。
2.3 对光信号的处理
对于光信号的处理是实现光电探测信号转换的基础。从实际应用来看，首先需要将光信号转换为电信号，利用光电效应或热电效应来探讨滤波器的性能。主要性能参数有以下几类：一是对于光电探测灵敏度，其值是由入射调制垂直辐射到探测器时，探测器对输出的基频点压均方根值Vs与入射辐射功率均方根值Ps的比值：其公式表示为：RV=Vs/Ps或者RI=Is/Ps。
二是表征为光谱响应，即探测器对不同波长辐射的响应能力；三是量子效应，即对入射光子形成的光电流，单位时间内产生的光电子数与入射的光子数之比。四是探测度，即对于调制辐射功率Ps基频分量的均方值，在探测器输出的电压有效值Vs与噪声均方根电压Vn的比重，其公式为：。对于D来说，其值越大表明其探测能力越强。
对于实验过程来看，光电转换中由光至电流，再由电流转换为电压，由于信号转换中的电信号比较微弱，为了提高放大精度时需要运用放大器来实现，而放大器因其噪声影响，会对滤波器调制功能带来影响。如下图所示，对于虚线所示的等效电路，其Cp为结电容，Rp为等效电阻，而En表示为等效噪声电压，In表示为等效噪声电流，Kv为放大器增益。
3 结论
对于本文的光纤Bragg光栅地震检波系统的设计来说，重点是对光电电路及信号的处理，特别是对于边缘滤波器自身的不稳定性，及噪声影响，可以通过对光电转换和优化滤波电路来说获得较好的实验效果。通过对现有解调技术的分类分析，从实际系统性能需求上，确立基于边缘滤波解调思路，并在对光路系统和光电信号的处理上，分布就其可靠性和进行了探讨。总的来看，本方案实现了对传统检波技术的突破，但在光栅耦合中对于光纤双折射等问题缺乏有效的遏制，还有对于实验中的屏蔽手段还需要进一步优化。另外对于信号处理及模/数、数/模转换等部分精度处理不够，有必要在以后的解调方案中进行修正与改进。
参考文献
光电耦合技术范文3
关键词：隔离传送；模拟信号；串行D/A接口
引言
在电力电子装置中，经常需要在两个不同的模块之间传送模拟信号，并且要保证安全可靠地传送。通常两个不同模块之间的电位可以相差几百伏乃至几千伏，比如电机控制中的隔离电枢电流和电压传感器，电动机地与控制系统地的隔离等。特别在一些以微处理器为核心的电力电子装置中，需要传送代表输出特性的参考信号，而运行于高频开关状态的功率电路与控制电路往往不在同一电路板上，为了防止强电磁干扰串到微机系统导致系统运行异常，并降低EMI和工频干扰，在信号传送的时候需要严格隔离。在工业过程控制与测量系统中更是普遍需要用到模拟量隔离传输技术，如热电偶、压力电桥、应变计、传感器的数据隔离放大均是例子。因此，研究精确可靠的传输方案对于保证系统的整体性能具有重要意义。本文以数控精密高频开关逆变电源系统为例，研究了电力电子装置中模拟信号的精确隔离传输的方法。
1隔离传输方法及其比较
实现电气上隔离的方法从耦合方式来看，可以分为磁耦合隔离方法、光电耦合隔离方法、电容耦合隔离方法等。
磁耦合隔离方法是最常用的耦合隔离方法。图1所示的是AD公司生产的隔离放大器AD202的内部结构示意图，是一个典型的变压器耦合二端隔离放大器，采用了调幅与解调技术将直流或交流信号通过变压器耦合到输出级，输入级内置一个独立的运放作为信号预处理，可进行缓冲、滤波等功能。输出级是对信号进行解调，滤波与放大。内置的DC/DC变换器可以提供电源给输入侧的运放、调制器或其他电路。
图2
另外，还有三点隔离的变压器耦合隔离放大器，如BB公司的3656,可以实现输入级和输出级隔离，而且供电电源与放大器隔离，真正实现了信号和电源完全隔离。
电容耦合隔离方法是比较先进的，采用了频率调制技术，通过对输入电压数字编码和差动电容势垒耦合，准确地隔离和传输模拟信号。图2所示的是BB公司电容耦合隔离放大器ISO122的框图，隔离放大器输入和输出之间通过2个1pF的隔离电容进行信号耦合。在调制端，输入放大器对输入电流和一个可切换的电流源之间的差值进行积分。假设VIN为0V，积分器将以单向的斜率上升直到超过比较器的阈值。内部的压控振荡器使电流源以500kHz的频率切换，输出调制的数字电平以差动形式加在势垒电容上。同时外加隔离电压呈共模形式。输出端的放大器检测出来的差动信号作为另一个电流源到积分器A2的切换控制，信号解调产生一个平均值等于VIN的VOUT，经过低通滤波器滤掉余下的载波噪声之后，就成为隔离放大器的输出。
由于采用了数字化调制手段，隔离栅的性能不会影响到模拟信号的完整性，所以有较高的可靠性和良好的频率特性。
光电耦合器是通过光信号的传送实现耦合的，输入和输出之间没有直接的电气联系，具有很强的隔离作用，在实际中应用很广泛。光电耦合器件具有非线性电流传输的特性，如果直接用于模拟量的传输，则线性度和精度都很差。于是很多公司相继推出线性光耦隔离放大器，如BB公司的ISO100,利用发光二极管LED与两个光电二极管进行耦合，一路反馈到输入端，一路耦合到输出端，经过激光调整精心匹配，线性度和稳定度都很好。
2开关式隔离传送与串行方式
针对光电耦合器能够相当可靠地传递开关量信号，因此，在实际应用中考虑数字隔离的方法，即将模拟信号通过A/D转换变成数字信号，再采用光电耦合器进行数字隔离。
2．1PWM的调制及解调方式
一种开关量隔离方式，集成PWM或微处理器输出信号调制的PWM波形，传送信号的瞬时电平与脉宽成正比，经过光电隔离后对PWM信号低通滤波，恢复成模拟信号。
2．2V/F方式
另一种A/D转换常用方法如图3所示。它采用电压/频率变换即V/F变换，设计的模拟信号隔离传送电路如图3所示。传感器输出的微弱信号放大到伏级，送入LM331构成的V/F转换电路变成脉冲信号，信号频率与输入电压成正比；可以进行长距离传输，而后经过光电耦合器切断前后电路电气联系，隔离后的脉冲信号再送入同样由LM331构成的F/V转换电路得到复原的模拟电压信号。
综上比较各种隔离方法的传输特性，其性能综合对比如表1所列。
表1各种隔离方法的传输性能对比
耦合方式传送精度噪声滤波结构复杂度传送距离电平死区
变压器耦合中需要高短有
电容耦合较好需要高短有
线性光电耦合较好不需要中短有
PWM低需要低长无
V/F中需要中长有
前面几种隔离方法都采用了集成的结构，性能得以保证，但是，由于隔离是在芯片内部实现，输入级与输出级间距很短，对于信号传输空间上有一定距离的应用场合，效果并不是很好；同时在调制与解调过程中不可避免地会有一些噪声产生，因此输出级要设置相应的滤波电路，导致准确度下降，
线性光耦当输入信号较小时，驱动电流可能小到无法令光电管检测，存在死区；后来的V/F开关转换方法传输可靠，但是隔离的两端都需要V/F芯片，电路仍显复杂，另外，工作频带受限制，低端因为纹波大而准确度下降，高端信号亦受滤波器频带限制。
图5
要解决或改善上述的不足单从电路结构完善上已经余地不大，唯有考虑引入数字式的传输手段。
2．3直接数字信号传输方式
对于模拟信号要求较高的场合，可以采用数字式信号传输，优点是精度高，抗干扰性强和可靠性好，能够实现任意波形的信号传送。在有些应用场合中是通过微处理器直接生成数字信号，则更有理由采用数字式传输。
将数字信号转换到模拟信号的方法可以有多种，如PWM信号滤波，数字电位器。从信号的准确度和驱动稳定度来看，专用的DAC芯片最为可靠。专用的DAC芯片，是通过数据线输入，转换成模拟信号输出，一般8～12位的精度已经可以达到大多数传送要求的准确度，因为输入是数字电平，所以可以进行光电隔离，还能通过远距离传送，这样就可以实现在两个不同的电网络之间传送模拟信号。
DAC芯片通常有串行和并行之分，并行的DAC芯片应用较多，编程简便，但是，应用时候需要把所有数据线以及读写控制线全部进行隔离，这样需要的光电耦合器的数量就较多，长距离传输的时候电路结构也比较复杂，优点只是信号变换速率较快。
图6
2．4串行D/A数字隔离的办法
对于速率传输并非很快的场合，采用串行的D/A芯片就能够很好地适应应用的要求。各大芯片厂商都已推出了串行接口的D/A芯片，通常输入端采用串行方式接收数据，如SPI或者I2C总线时序。微机接收来自各类传感器的模拟信号，配合或者自带的A/D转换器，将模拟信号变换成数字信号，再通过软件进行滤波、放大等数据处理，由程序将需要输出的数据加上若干控制位组合成串行数据列，通过微机I/O口，经过光耦隔离输入到串行D/A芯片，变换成模拟信号输出。图4所示的是通过光耦实现的串行隔离传送的一个方案。
这样便可以将控制电路与高电压电路完全隔离起来，只要将串行D/A芯片置于功率电路端。因为中间完全是数字信号传输，所以能够较好地解决传输干扰，连线也相当简单，一般不超过4根线，使电路的结构得以简化。图5所示的是实际的电路。
3串行D/A隔离信号传输的设计与实验结果
作者设计的数控开关电源中需要提供多路精确的25Hz参考信号，并且需要与主功率电路与驱动电路完全隔离，为此，采用了本文提出的方法。在以微处理器80C196KC为核心的实验电源系统中，逆变的参考信号是通过微机控制串行D/A生成，传送到隔离侧的功率控制电路。
本文采用MAXIM公司的串行8位DAC，电压输出，整个封装为8脚，结构简单。其中微处理器与芯片之间的SPI总线控制通过软件来实现，输入端的口线用高速光耦6N137分别隔离。
因为，80C196KC系列没有单口线操作指令，所以，各口线时序以并行方式同步输出。
输入线包含片选线、时钟线和数据线，首先，软件时序操作令片选有效，然后，程序就可以向芯片发送整合的数据包。时钟线上输出的是一定频率的脉冲信号，在每个时钟的上升沿后，将数据包中的各位按次序送到数据线上，当时钟变为下降沿时刻，数据输入到DA的寄存器内。具体时序如图6所示。
要完成一次数据的发送，串行芯片需要接收到16个数据位，也就是至少需要16个时钟周期，对于MAX522的时钟频率可达5MHz，故数据的发送周期最短大约为200ns，对于其他串行芯片可以类推，但是一般微处理器指令执行速率达不到这么快。
实验中输出25Hz波形，输出点数为256，采样频率达到6kHz，已经能够满足精密工频逆变电源的波形控制要求。如果采用更高速的处理器可传输频率更高的模拟信号。用这种方法可以实现多路信号的同步传输，只要将各串行芯片的片选端和时钟端分别相连，从数据端发送不同的数据位，就可以在隔离的另一侧输出同步波形。图7所示的是通过这种方法生成的两路参考波形，相位差90°。实验证明这种隔离方法能够使微机控制电路受到的干扰大大降低，由于采用数字信号的方式，无须滤波，可以适应信号发生突变的应用要求。
光电耦合技术范文4
【关键词】无线供电；磁耦合共振；实验
随着科学技术的发展，人们日常生活中有了许许多多的电子电器设备，它们都附带有电源线、充电器，而且各种充电器规格不一不能通用，这些电源线和充电器充斥了我们的生活，成了我们生活中无法抛弃的羁绊，我们有没有可能彻底甩掉这些小尾巴？答案是肯定的，我们可以应用无线供电技术。海尔已经推出了“无尾电视”概念机，不需要电源线、信号线和网线。
无线电力传输是一种区别于有线传输的特殊供电方式。无线供电技术其实在很多年前就有概念，特拉斯在发明了交流电并构建交流供电体系后开始构想无线输电方案，同时进行了实践。
目前，无线供电技术有以下三种方法：
第一，电磁耦合。最早应用的无线供电技术是1885年研制成功至今仍在广泛应用的变压器，它是典型的电磁耦合无线供电例子，其基本原理是法拉第的电磁感应理论，两组导线绕在铁制框架上，两者没有直接连接，完全靠电磁感应传递能量。在现代社会生活中，这种电磁感应式的无线供电系统已得到了较为广泛地应用，其中一个例子是电动牙刷。电动牙刷经常接触水，无法采用直接充电方式，研究者采用电磁耦合无线充电技术，在充电座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，类似一个变压器，感应电压整流后就可对镍镉电池充电；另一个应用更加广泛的例子是我们使用的各种智能卡片，如公交卡，第二代身份证和很多可以记录信息的卡片，他们都采用了无线供电技术，这些卡片的内部结构相似，由一小块芯片和一个线圈组成。在卡片中的电路中没有供电模块，当卡片在读卡机边晃动时，读卡机周围形成一个快速变化的磁场，卡片中的线圈产生感应电流，感应电流给内部的芯片供电，芯片对外发射信号，将自身的信息发送给读卡器，接下来读卡器就可以判断出目前卡中有多少余额，并完成扣款操作。这就是非接触IC卡的原理，实质已应用了无线供电技术。虽然电磁感应无线供电技术比较成熟，但这种供电技术会受到很多限制，其中最大的问题就是低频磁场会随着距离的增加而快速衰减，如果实际应用要增加供电距离，只能根据需要加大磁场强度，但磁场强度加大不仅增加电能的消耗，还会造成近距离的磁信号记录设备失效，例如银行卡上的磁条在强磁场下会去磁损坏。另外，电磁感应无线供电技术是直接以电磁波形式进行1cm以下的较近距离的发射和接收，电磁波向四面辐射，能量大量浪费，效率较低，通常它只适合相互“贴着”的小功率电子产品。
第二，光电耦合。光电耦合无线供电技术就是把电能转化为光能，比如激光，通过光将能量传递到目的地再转化为电能。光电耦合无线供电技术比较直观，而且光电转换技术也较成熟且应用广泛。但我们知道光的传递路径中不能有障碍物。所以光电耦合无线供电技术有很大的应用障碍。
第三，电磁共振。电磁共振其原理类似声波共振的原理，两种介质具有相同的共振频率，就可以用来传递能量，称之为非辐射性电磁共振。美国麻省理工学院的科学家正在开发一种使用非辐射性的无线能量传输方式来驱动电器，无论是手机，笔记本电脑还是数码相机，如果这项研究获得成功，它们的充电器都可以退休了。特定频率的电磁波能引起物体的振动，如果两个物体固有频率相同，就可以传递这种振动，也就是传递能，研究人员让一个天线发射电磁波，让接收器来接收，转化为能量，这是电磁共振无线供电技术的基本原理。按照这一原理所有使用电池的电器都可以换用电磁共振无线供电技术供电。将来电磁共振无线供电技术将会有很大的应用空间，比如在地下铺设线路后，我们随时可以为手机，甚至开行中的汽车充电。
根据以上分析，我们认为磁耦合共振无线供电技术是最有可能广泛应用的技术。无线供电技术（无线充电）可以让电能隔着空气、塑料外壳实现传输，大大方便了应用。
无线电能传输方案如图1。
图1 无线电能传输方案原理框图
采用磁耦合共振所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，当发射端通电时，它并不向外界发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射磁场，这个磁场用了和接收端联络，激发接收端共振，从而已很小的消耗代价来传输能量。这项技术中，磁场的强度和地球的强度相似，人们不用担心对自己身体和其它设备产生不良影响。
采用芯可泰XKT801芯片，我们进行了以下无线供电实验。
无线供电模块有振荡电路、整形电路、检测电路、频率干扰抑制电路、电流自动控制、无线功率发射电路等组成。
图2 无线供电模块电路组成
光电耦合技术范文5
关键词：压扁机；自动化； 单片机
中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2012)36-8821-04
草药具有较高的药用价值。为了更好的存储和使用，常需将草药压扁。目前压扁由人工完成，操作过程劳动强度大,效率低。因此,广大药农急需适应一家一户操作的自动化草药压扁机。实现以自动化压扁代替人工压扁,将大幅减轻人员的劳动强度,提高草药成品的效率，降低了生产成本。
1 系统设计
压扁机总体结构主要由控制器、传动机构、机架、电机及其他附件组成。具体包括机架、前后运动电机、前后运动链条、压杆、螺母支撑杆、螺母、前后移动架、滑槽、压辊支架、等组成。通过设计的自动控制器控制电动机的运行,电机带着龙门架滚轴式滚筒架上下移动,并根据压力、速度等调节使压杆在工作台面上前后往复运动以压扁草药。操作可分为手动工作模式和自动工作模式。该文主要是对控制电路的硬件设计和软件进行介绍。
2 硬件电路设计
接近传感器采用是电容式接近传感器，这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。
光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。
3 软件设计
4 总结
目前该设计已得到初步应用，大大提高了草药压扁机自动化程度，完全克服了手工操作费时费力的缺点，效果良好。该机具有性价比高，外形美观， 操作方便，生成效率高等优点。完全满足草药压扁这一工作过程的自动化。
参考文献：
[1] 张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2007.
光电耦合技术范文6
关键词：传感器；PLC；输入电路；输出电路
科学技术是人类社会存在和发展的基石，技术不但需要，而且还应该与时俱进，随着社会发展的需要得到加强和升华。PLC与传感器技术发展迅猛，是当代工业控制发展的重要标志。PLC可以接收来自传感器的各种信号，并应用之完成各种所需的操作。
PLC的输入/输出接口并不复杂，我们知道PLC为了提高抗干扰能力，输入/输出接口都采用光电耦合器来隔离输入/输出信号与内部处理电路的传输。因此，输入/输出端的信号只是驱动光电耦合器的内部LED导通，被光电耦合器的光电管接收，即可使外部输入/输出信号可靠传输。下面就从PLC的输入/输出接口电路，谈一下PLC与传感器的连接及应用。
一、输入/输出接口电路
1.输入接口电路
输入接口是连接PLC与其他外设之间的桥梁。生产设备的控制信号通过输入接口传送给CPU。
开关量输入接口用于连接按钮、选择开关、行程开关、接近开关和各类传感器传来的信号，PLC输入电路中有光电耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。当输入开关闭合时，一次电路中流过电流，输入指示灯亮，光电耦合器被激励，三极管从截止状态变为饱和导通状态，这是一个数据输入过程。在一般整体式PLC中，直流输入接口都使用PLC本机的直流电源供电，不再需要外接电源。
2.开关量输入接口信号的主要功能
①计量控制：产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。②尺寸控制：金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。 ③计数及控制：检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。 ④检测异常：检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。⑤检测物体存在有否：检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。 ⑥转速与速度控制：控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。 ⑦检验距离：检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。
3.输出接口电路及功能
输出接口用于连接继电器、接触器、电磁阀线圈，是PLC的主要输出口，是连接PLC与外部执行元件的桥梁。PLC有三种输出方式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。其中继电器输出型为有触点的输出方式，可用于直流或低频交流负载；晶体管输出型和晶闸管输出型都是无触点输出方式，前者适用于高速、小功率直流负载，后者适用于高速、大功率交流负载。
二、输入/输出接口器件的接线
1.输入接口器件的接线
PLC的输入接口连接输入信号，器件主要有开关、按钮及各种传感器。在接入PLC时，每个触点的两个接头分别连接一个输入点及输入公共端。PLC的开关量输入接线点都是螺钉接入方式，每一位信号占用一个螺钉。输入公共端在某些PLC中是分组隔离的，例如在FX2N机型是连通的。对于一些无源器件，PLC内部电源能为每个输入点大约提供7mA作电流，这也就限制了线路的长度。PLC与三线传感器之间的连接，三线传感器由PLC的+24端子供电，也可以由外部电源供电；PLC与两线传感器之间的连接，两线传感器由PLC的内部供电。当采用接近开关、光电开关等两线式传感器时，由于传感器的漏电流较大，可能出现错误的输入信号而导致PLC的误动作，此时可在PLC输入端并联旁路电阻。
2.输出接口器件的接线
PLC的输出接口上连接的器件主要是继电器、接触器、电磁阀的线圈、指示灯、蜂鸣器等。这些器件均采用PLC机外的专用电源供电，PLC内部不过是提供一组开关接点。接入时线圈的一端接输出点螺钉，一端经电源接输出公共端。由于输出端口连接线圈种类多，所需的电源种类及电压不同，输出端口公共端常分为许多组，一般4点为一组，而且组间是隔离的。PLC输出端口的电流定额一般为2A，大电流的执行器件需配装中间继电器。
3.输出接口器件接线的注意事项
PLC与输出设备连接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压类型、等级可以不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。
PLC的输出端经常连接的是感性输出设备（感性负载），为了抑制感性电路断开时产生的电压使PLC内部输出元件造成损坏。因此当PLC与感性输出设备连接时，如果是直流感性负载，应在其两端并联续流二极管；如果是交流感性负载，应在其两端并联阻容吸收电路。
三、结束语
目前PLC数字量输入端口一般分单端共点与双端输入，各厂商的单端共点（COM）的接口有光电耦合器正极共点与负极共点之分，由于这些区别，用户在选配外部传感器时接法上需要一定的区分与了解，只有这样才能正确使用PLC与传感器。PLC输入接口电路形式和外接元件（传感器）输出信号形式的多样性，因此在PLC输入模块接线前必要了解PLC输入电路形式和传感器输出信号的形式，才能确保PLC输入模块接线正确无误，在实际应用中才能游刃有余，为后期的编程工作和系统稳定奠定基础。
参考文献：
[1]刘洪涛，黄海.《PLC应用开发从基础到实践》.电子工业出版社
[2]郭艳萍.《电气控制与PLC应用》.人民邮电出版社
[3]徐科军.《传感器与检测技术》.电子工业出版社
