一種光電傳感器的驅動電路的制作方法

本發明實施例涉及光電傳感器的技術領域，尤其涉及一種光電傳感器的驅動電路。

背景技術：

光電傳感器通常采用恒流方式驅動，恒流驅動的電流是有限制的，過大的驅動電流對傳感器的壽命有影響，由于驅動電流有限，所以當傳感器較臟情況下，就無法提供更大的驅動電流來保證傳感器的耐臟性。

技術實現要素：

本發明實施例的目的在于提出一種光電傳感器的驅動電路，旨在解決如何更加方便地實現對光電傳感器驅動電流的控制。

為達此目的，本發明實施例采用以下技術方案：

第一方面，一種光電傳感器的驅動電路，所述驅動電路包括：

用于提取PWM脈沖信號的直流成分的RC濾波電路、用于輸出調控電流的電壓的電壓增幅電路、用于控制輸出電流的電流控制電路和用于根據將所述輸出電流轉換為所述PWM脈沖信號的電流調整回路；

所述RC濾波電路與所述電壓增幅電路連接，所述電壓增幅電路與所述電流控制電路連接，所述電流控制電路與所述電流調整回路連接。

優選地，所述RC濾波電路包括一級RC濾波電路和二級RC濾波電路，所述一級RC濾波電路包括電阻R1和電容C1，所述二級RC濾波電路包括電阻R2和電容C2；

所述電阻R1的一端連接施密特反相器，所述電阻R1的另一端連接所述電容C1的一端，所述電容C1的另一端接地；

所述電容C1的一端連接第一運算放大器的正相輸入端，所述第一運算放大器的負相輸入端連接所述比較器的輸出端；

所述電阻R2的一端連接所述第一運算放大器的輸出端，所述電阻R2的另一端連接所述電容C2的一端，所述電容C2的另一端接地。

所述電阻R2的一端連接所述比較器的輸出端，所述電阻R2的另一端連接所述電容C2的一端，所述電容C2的另一端接地。

優選地，所述電容C2的一端輸出的直流電壓幅值V＝Vp*D；其中，所述Vp為脈沖幅度，所述D為PWM脈沖占空比。

優選地，所述電壓增幅電路包括運放電路，所述運放電路的輸入端連接直流電壓信號和偏置輸入信號，所述運放電路用于對所述直流電壓信號進行負反饋放大后，輸出調控電流的電壓。

優選地，所述運放電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的負相輸入端連接電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端連接所述直流電壓信號；所述第二運算放大器的正相輸入端連接電阻R3的一端，所述電阻R3的另一端連接工作電源；

所述第二運算放大器的正相輸入端連接電阻R4的一端，所述電阻R4的另一端接地；

所述第二運算放大器的負相輸入端連接電阻R6的一端和電容C3的一端，所述電阻R6的另一端連接所述第二運算放大器的輸出端，電容C3與所述電阻R6并聯連接。

優選地，所述電流控制電路包括第三運算放大器和功率三極管，所述第三運算放大器用于比較，所述功率三極管用于提供電流驅動；

當所述電流控制電路的電壓值高于預設門限電壓閾值時，所述第三運算放大器輸出低電壓，所述功率三極管截止；

當所述電流控制電路的電壓值低于所述預設門限電壓閾值時，所述第三運算放大器輸出高電壓，所述功率三極管導通，輸出驅動電流，且所述驅動電流值的大小與所述電流控制電路的電壓值成反比關系。

優選地，所述第三運算放大器的負相輸入端連接第二運算放大器的輸出端，所述第三運算放大器的正相輸入端連接電阻R7的一端、電阻R8的一端和電容C4的一端，所述電阻R7的另一端接地，所述電阻R8的另一端和所述電阻C4的另一端連接電阻R9的一端，所述電阻R9的另一端連接工作電源，電容C4與所述電阻R8并聯連接；

所述第三運算放大器的輸出端連接電阻R11的一端，所述電阻R11的另一端連接所述功率三極管的基極；所述功率三極管的集電極連接所述電阻R9的一端；所述功率三極管的發射極連接電阻R10的一端；

所述電阻R10的另一端連接傳感器發光管，多個所述傳感器發光管串聯連接，所述傳感器發光管串聯的發光管個數不大于8個。

優選地，所述電流調整回路用于將微小的采樣電壓放大后輸入到MCU的A/D接口上進行模數轉換，所述MCU對流過的電流進行控制，并反饋到所述PWM脈沖信號的脈寬上。

優選地，所述電流調整回路包括第四運算放大器，所述第四運算放大器的正相輸入端連接電阻Rs的一端和驅動電流，所述電阻Rs的另一端接地；

所述第四運算放大器的負相輸入端連接電阻R12的一端、電阻R13的一端，所述電阻R12的另一端接地，所述電阻R13的另一端連接所述第四運算放大器的輸出端；

所述第四運算放大器的輸出端連接電阻R14的一端，所述電阻R14的另一端連接齊納二極管陣列D1和所述MCU的A/D接口。

優選地，所述齊納二極管陣列D1用于電壓鉗位，作為MCU的I/O端口保護器件。

本發明實施例提供一種光電傳感器的驅動電路，所述驅動電路包括用于提取PWM脈沖信號的直流成分的RC濾波電路、用于輸出調控電流的電壓的電壓增幅電路、用于控制輸出電流的電流控制電路和用于根據將所述輸出電流轉換為所述PWM脈沖信號的電流調整回路；所述RC濾波電路與所述電壓增幅電路連接，所述電壓增幅電路與所述電流控制電路連接，所述電流控制電路與所述電流調整回路連接。本發明只需要調節PWM脈沖的占空比來控制驅動電流大小，而且控制的占空比精度可達0.05％，可調節范圍比較廣，另外，整個電路不存在延時控制，所以可以實現驅動控制簡單、易實現和調節實時性好，而且傳感器的耐臟性也較好并且可以延長傳感器的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種光電傳感器的驅動電路的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種RC濾波電路的結構示意圖；

圖3是本發明實施例提供的一種電壓增幅電路的結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的一種電流控制電路的結構示意圖；

圖5是本發明實施例提供的一種電流調整回路的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明實施例作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明實施例，而非對本發明實施例的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明實施例相關的部分而非全部結構。

參考圖1，圖1是本發明實施例提供的一種光電傳感器的驅動電路的結構示意圖。

如圖1所示，所述驅動電路包括：

用于提取PWM脈沖信號的直流成分的RC濾波電路101、用于輸出調控電流的電壓的電壓增幅電路102、用于控制輸出電流的電流控制電路103和用于根據將所述輸出電流轉換為所述PWM脈沖信號的電流調整回路104；

所述RC濾波電路101與所述電壓增幅電路102連接，所述電壓增幅電路102與所述電流控制電路103連接，所述電流控制電路103與所述電流調整回路104連接。

優選地，如圖2所示，所述RC濾波電路101包括一級RC濾波電路和二級RC濾波電路，所述一級RC濾波電路包括電阻R1和電容C1，所述二級RC濾波電路包括電阻R2和電容C2；

所述電阻R1的一端連接施密特反相器，所述電阻R1的另一端連接所述電容C1的一端，所述電容C1的另一端接地；

所述電容C1的一端連接第一運算放大器的正相輸入端，所述第一運算放大器的負相輸入端連接所述比較器的輸出端；

所述電阻R2的一端連接所述第一運算放大器的輸出端，所述電阻R2的另一端連接所述電容C2的一端，所述電容C2的另一端接地。

其中，所述施密特反相器的型號為74LV14，供電電源為3.3V。

所述第一運算放大器的型號為LMV934，供電電源為3.3V。

優選地，所述電容C2的一端輸出的直流電壓幅值V＝Vp*D；其中，所述Vp為脈沖幅度，所述D為PWM脈沖占空比。電阻和電容的參數根據實際低通濾波器的帶寬和PWM的頻率來決定。

優選地，所述電壓增幅電路102包括運放電路，所述運放電路的輸入端連接直流電壓信號和偏置輸入信號，所述運放電路用于對所述直流電壓信號進行負反饋放大后，輸出調控電流的電壓。

優選地，如圖3所示，所述運放電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的負相輸入端連接電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端連接所述直流電壓信號；所述第二運算放大器的正相輸入端連接電阻R3的一端，所述電阻R3的另一端連接工作電源；

所述第二運算放大器的正相輸入端連接電阻R4的一端，所述電阻R4的另一端接地；

所述第二運算放大器的負相輸入端連接電阻R6的一端和電容C3的一端，所述電阻R6的另一端連接所述第二運算放大器的輸出端，電容C3與所述電阻R6并聯連接。

具體的，電阻等級為幾千至幾十千歐姆，具體要根據所需的環路增益倍數來決定。

優選地，如圖4所示，所述電流控制電路103包括第三運算放大器和功率三極管，所述第三運算放大器用于比較，所述功率三極管用于提供電流驅動；

當所述電流控制電路的電壓值高于預設門限電壓閾值時，所述第三運算放大器輸出低電壓，所述功率三極管截止；

當所述電流控制電路的電壓值低于所述預設門限電壓閾值時，所述第三運算放大器輸出高電壓，所述功率三極管導通，輸出驅動電流，且所述驅動電流值的大小與所述電流控制電路的電壓值成反比關系。

優選地，所述第三運算放大器的負相輸入端連接第二運算放大器的輸出端，所述第三運算放大器的正相輸入端連接電阻R7的一端、電阻R8的一端和電容C4的一端，所述電阻R7的另一端接地，所述電阻R8的另一端和所述電阻C4的另一端連接電阻R9的一端，所述電阻R9的另一端連接工作電源，電容C4與所述電阻R8并聯連接；

所述第三運算放大器的輸出端連接電阻R11的一端，所述電阻R11的另一端連接所述功率三極管的基極；所述功率三極管的集電極連接所述電阻R9的一端；所述功率三極管的發射極連接電阻R10的一端；

所述電阻R10的另一端連接傳感器發光管，多個所述傳感器發光管串聯連接，所述傳感器發光管串聯的發光管個數不大于8個。

其中，圖4中的限流電阻R9用來限制最大輸出的驅動電流，避免傳感器被燒壞，所限制的最大驅動電流小于傳感器的最大脈沖驅動電流；另外最多能驅動N個LED發光管，N根據系統設計來定，一般情況下，N<＝8。

優選地，所述電流調整回路104用于將微小的采樣電壓放大后輸入到MCU的A/D接口上進行模數轉換，所述MCU對流過的電流進行控制，并反饋到所述PWM脈沖信號的脈寬上。

優選地，如圖5所示，所述電流調整回路包括第四運算放大器，所述第四運算放大器的正相輸入端連接電阻Rs的一端和驅動電流，所述電阻Rs的另一端接地；

所述第四運算放大器的負相輸入端連接電阻R12的一端、電阻R13的一端，所述電阻R12的另一端接地，所述電阻R13的另一端連接所述第四運算放大器的輸出端；

所述第四運算放大器的輸出端連接電阻R14的一端，所述電阻R14的另一端連接齊納二極管陣列D1和所述MCU的A/D接口。

優選地，所述齊納二極管陣列D1為MMBZ5227BS，用于電壓鉗位，作為MCU的I/O端口保護器件。

本發明實施例提供一種光電傳感器的驅動電路，所述驅動電路包括用于提取PWM脈沖信號的直流成分的RC濾波電路、用于輸出調控電流的電壓的電壓增幅電路、用于控制輸出電流的電流控制電路和用于根據將所述輸出電流轉換為所述PWM脈沖信號的電流調整回路；所述RC濾波電路與所述電壓增幅電路連接，所述電壓增幅電路與所述電流控制電路連接，所述電流控制電路與所述電流調整回路連接。本發明只需要調節PWM脈沖的占空比來控制驅動電流大小，而且控制的占空比精度可達0.05％，可調節范圍比較廣，另外，整個電路不存在延時控制，所以可以實現驅動控制簡單、易實現和調節實時性好，而且傳感器的耐臟性也較好并且可以延長傳感器的使用壽命。

以上結合具體實施例描述了本發明實施例的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明實施例的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明實施例保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明實施例的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明實施例的保護范圍之內。