 图3 2．被测工件或设备零组件位置与光电对管距离较远，而环境干扰光也较弱，这时反射光太弱，环境光干扰也小，因此接收管输出持续的高电平，S0输出的是一组标准的"1-1-1-1-1-1"连续讯号，波形如图6，当然一定叠加有微量反射光，但是在反射光最低瞬间仍然不足以使输出电平为低，这可以很容易的通过调节反射效率来保证，这时S0高于V1和V0，在每个交流峰值前后U2的输出都是1，配合CLK讯号，此时由解码电路判断此状态为状态1，如图4。
 图4
3．被测工件或设备零组件位置与光电对管距离较远，但环境干扰光稳定且较强，这时反射光太弱，环境光干扰太大导致接收管持续接近导通，因此接收管输出持续的低电平，输出的是一组标准的"0-0-0-0-0-0"连续讯号，波形如图五，当然同样一定叠加有微量反射光，但是在反射光最高瞬间仍然不足以使输出电平为高，这同样可以很容易的通过调节反射效率来保证，这时S0低于V0和V1，如图5，配合CLK讯号，在每个交流峰值前后U2的输出都是1，此时由解码电路判断此状态仍然为状态1。
 图5
4．被测工件或设备零组件位置与光电对管距离不停的变化，接收管输出讯号S0变化范围很大，且环境干扰光不断无规则变化且较强，环境光干扰较大导致接收管输出不断依照环境光变化而变化，如图6及图7，图六表示干扰光由强变弱瞬间的反应波形，图七则相反，表示干扰光由弱变强瞬间的反应波形。导致S1S2输出不停变化，S3状态也不断翻转，此状态可由解码电路判断为状态0，如图6及图7。
 图6
 图7 由上可见，在第一阶段时，反射光线极强而环境光干扰极少，光电管输出的是一个连续的标准的1-0-1-0-1-0-讯号，而距离较远时无论有无环境光干扰，其输出要么是"1-1-1-1-1-1"、要么是"0-0-0-0-0-0"，要么是无规律的其他连续讯号如"1-1-0-0-0-0-1-0"、"0-0-0-1-1-1-1-0"等，其变化速度取决于讯号翻转的速度。因此，我们只要在后面使用一个极简单的逻辑解码电路，即U1/U2及其附属电路，使之配合CLK同步讯号，每个周期检测一次，检测到连续三组以上规则的S0=0-1讯号（即"S0=0-1-0-1-0-1"或者"S0=0-1-0-1-0-1-0-1-0-1 -0-1"），即可认为是有效的状态1(S3=1)，即表示"待测工件停在距离光电对管较近处"，或者"待测工件在距离光电对管较远处停留未动"，而如果要区分远近则只要判断U1B的输出是否为低就可以。也就是说有效区分开了工件的是否动作及距离远近，实现工件位置检测。
我们实现上述方案的设计是用于一款夹钳状美容产品，用于判断产品是否正在使用（正在使用时会不停的合夹开夹，暂停使用时要么合夹不动，要么开夹不动）。如果产品长期处于暂停使用状态（30分钟或1小时），则需要进入待机模式或睡眠模式，以策安全及降低功耗。我们采用上述设计方案之后达到了非常满意的结果。使用状态下无论采用强光干扰、人为故意摇晃、在各个位置开夹合夹模式下施加不同的强光或强红外干扰都可以正确判断产品是正在使用还是搁置未用。
当然，图2所述电路虽然省略了发射接收部分电源电路和编解码电路，但是还是要使用两个比较器和一个异或非门，如果用图2电路配合一般MCU来使用则还有一定的简化余地，但是如果我们在ASIC定制电路中来使用的话，则堪称极致简单了。如图8，虚线框内的电路都可以直接设计在ASIC内部，当然电路也可以比图2做得更加完美（例如增加锁存和防抖电路单元等），这样留在芯片外部的只剩下光电接收管和负载电阻了（该电阻可用于外部调节接收灵敏度，不可省略）。而接收部分只需要在供电回路串接一个光电发射管，无需任何其它编解码电路和附属电路。完整的产品设计电路如图9。
 图8
 图9 该ASIC根据发热头H1和H2本身阻值与其温度成比例对应的特性，采用测量发热头H1//H2的并联电阻值的方法来判断加热温度，从而达到控制产品发热温度的目的。电路中Ra/Rb/Rx/Ry和H1//H2组成惠斯通电桥，Rb和H1//H2串联为桥路一臂，Ra/Rx/Ry三个电阻分别为另外三臂。位置检测光电对管采用Vishay的CNY70，R6为接收管的集电极负载电阻。采用上述光电型位置检测电路后，整个电路相对客户原MCU方案大幅简化，BOM成本降低一半左右，并且产品功耗大幅减低，稳定程度大幅度提高，各种恶劣环境下都不会发生误判现象，此外生产测试程序也大幅度简化，显著提高了产品的综合性能。
发布者：博子 | | | | | | | 