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1.實驗目的
1.測量3mm紅外發射管與5mm紅外發射管的正向壓降。
2.當紅外接收管的分壓電阻恒定時，測量光照強度變化時，紅外接收管管壓降的變化範圍，分析管壓降的變化範圍與分壓電阻阻值的關系。
3.根據傳感器有效距離的不同，設計幾組不同的電阻阻值組合。
2.實驗裝置
1.光電傳感器實驗PCB驗證闆V0.1
2.KOMAX DT-9205A增強版萬用表
3.MESTEK DP155直流電源
3.實驗原理
3.1紅外發射管原理
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紅外發射管是一個發射紅外光的發光二極管，本質上與普通發光二極管沒有差別，隻是紅外發射管發射紅外光，普通發光二極管發射可見光而已。
圖3.1.1 資料手冊片段1
和普通二極管一樣，紅外發射管最重要的參數是正向壓降與最大整流電流，其中最大整流電流在5mm紅外發射管資料手冊[1]中的名稱為“連續正向電流”，值為100mA。25攝氏度時的功耗為150mW，假設這個功耗是指最大整流電流時的功耗，那麼壓降應該約為1.5V。
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根據資料手冊[1]光電特性參數中的資料，5mm紅外發射管的正向壓降在1.2到1.8之間，約為1.5V。
圖3.1.2 資料手冊片段2
按照二極管的等效模型，将二極管等效為一個大小等于二極管正向壓降的電壓源，因二極管内阻很小何以忽略不計，将二極管兩端電壓減去二極管正向壓降再除以二極管串聯的限流電阻就可以得到流過二極管的電流，直流情況下就是二極管的整流電流。
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另外，作為與紅外接收管配套的裝置，其正向電流與光照強度的關系也是比較重要的，根據資料手冊[1]中的資料，其關系如下圖所示，是正比關系。
圖3.1.3 資料手冊片段3
3.2紅外接收管原理
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紅外接收管伏安特性曲線如下圖所示，是一個伏安特性曲線會根據光照強度上下平移的二極管，一般工作于第三象限。
圖3.2.1 紅外接收管伏安特性曲線
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紅外接收管又名光電二極管，當它工作于第三象限的時候相當于一個光控的電流源——給紅外接收管施加反壓，則流過紅外接收管的電流隻與光照強度成正比，根據資料手冊中的圖表[2]，其關系如下圖所示，其橫坐标是衡量光強度的一種機關——兆瓦/平方米，針對的是一個平面中的功率。
圖3.2.2 資料手冊片段
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紅外接收管限流電阻的選擇方面。紅外接收管的限流電阻實際上是一個分壓電阻，目的是将不同光照強度下紅外接收管的電流變化轉變成電壓變化。假設紅外發射管滿功率輸出，紅外接收管獲得最大光照強度，電流達到最大值，則位于紅外接收管上方的分壓電阻達到最大壓降。之後，随着紅外發射管光照強度的降低，分壓電阻下方的電位會逐漸升高，最終接近于電源電壓。是以，如果想要使分壓電阻下方的電壓有較大的可調範圍，例如希望光照強度從最大變為最小時，分壓電阻下端電位從0變到電源電壓，那麼分壓電阻的阻止應該要很大，數量級一般在幾十到幾百千歐，可以根據上圖最大電流值進行計算，結果再适當增大一點。
圖3.2.3 電路圖
3.3光電傳感器原理
光電傳感器分為兩種，一種是紅外發射管與紅外接收管面對面，當有物體從兩管的縫隙中穿過時可以被精準捕捉到。另一種是紅外發射管與紅外接收管并排而立，當物體擋住紅外對管，紅外發射管的光線被反射回來後被捕捉到。
光電傳感器的原理圖如下圖所示：
一般希望紅外發射管工作在接近最大工作電流的狀态，即正向電流接近最大整流電流，限流電阻阻值應該根據紅外發射管的管壓降和最大整流電流計算得到。紅外接收管在最大光照條件下其端電壓應該為0，即分壓電阻應該足夠大，通過
調節電位器RV3來進行靈敏度的調節。
圖3.3.1 光電傳感器總電路圖
對于并排式的光電傳感器，當物體接近，即光線被反射回來的時候，紅外接收管的管壓降會根據反射光的強度不同而不同，物體近則管壓降小，物體遠則管壓降大，也就是上圖K點處的電位。是以通過電壓比較器反向輸入端的電位器可以指定希望的電位，當物體夠近，K點的電位就夠小，反向輸入端的電位大因而輸出低電平。
雖說理想情況下，即紅外發射管發射的光被紅外接收管完全接受時，在限流電阻與分壓電阻選擇合适的情況下K點電位接近于0，但是考慮到驅動能力的問題，以及反射式的光電傳感器往往達不到理想條件，是以還是加一個電壓比較器比較穩妥，可以獲得标準的數字信号，而且可以讓光電傳感器具有調節靈敏度的功能，否則，調節靈敏度隻可以通過調節限流電阻R1來進行。
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