Home Opto-Eletrônica Usando a chave óptica interruptora fototransistor QVE00033 (AN3010 Fairchild)
Usando a chave óptica interruptora fototransistor QVE00033 (AN3010 Fairchild) PDF Imprimir E-mail
Qua, 27 de Janeiro de 2010 16:35

Usando a chave óptica interruptora fototransistor QVE00033 de montagem em superfície

Nota de tradução
Esta é uma tradução livre de uma nota técnica da Fairchild. O documento original pode ser encontrado em PDF aqui.
AN3010

Descrição

O QVE00033, chave interruptor fototransistor óptico, consiste em um LED emissor infravermelho que é opticamente acoplado a um fototransistor detector através de uma abertura de 0,4 milímetros em ambos os lados. O emissor e o detector são separados por um slot, 2 milímetros de largura e 3,7 milímetros de profundidade. O QVE00033 é configurado em um estilo de SMD e embalado em uma caixa plástica preta resistente à temperatura para refluxo de solda de montagem.

Operação

Este interruptor ótico é projetado para indicar a presença ou ausência de uma ventoinha ou uma placa colocada no caminho entre o emissor e o detector. Em condições normais ou operação não-bloqueada, o LED brilha luz IR sobre o fototransistor. Esta luz recebida desenvolve uma fotocorrente no fototransistor. Esta fotocorrente pode ser convertido para uma lógica de controle e indica que a abertura não está bloqueada. Quando um escudo ou outro material opaco ao IR é usado para interromper a trajetória da luz entre o LED e o fototransistor, a fotocorrente no fototransistor é reduzida a zero. Este valor extremamente pequeno de fotocorrente também pode ser convertido em um sinal de lógica compatível, indicando que o caminho óptico na entrada foi interrompida. Esta chave oferece alta sensibilidade mecânica. Depois que a ventoinha mudou-se para o centro da abertura óptica, um movimento de apenas 0,4 milímetros fará com que o caminho do detector seja interrompido.

Interface

O QVE00033 é compatível com todas as famílias da lógica CMOS (3.3V, 5V e 15V). A compatibilidade com a família lógica TTL é possível quando um buffer ou amplificador é conectado entre o fototransistor e a porta lógica.

O LED emissor IR é comumente alimentado continuamente, forçando uma corrente constante contínua através do LED. O LED é conectado a uma fonte DC via resistor limitador de corrente. O valor deste resistor é determinada pela seguinte equação:

Rin=(Vcc–Vf)/If
 Vcc=supply voltage
 Vf= LED forward voltage = 1.2V
 If= LED forward current = 5mA
 Rin= (5V – 1.2V) / 0.005A = 760 ohms, select 680 ohms

(Eq 1)

Isso minimiza qualquer aliasing ou problemas de sincronismo quando a saída da chave é lida por um microprocessador ou microcontrolador.

A parte seguinte do projeto é determinar que sentido da lógica é desejada quando o caminho óptico é interrompido. O QVE00033 tem a flexibilidade de fornecer uma lógica de alta ou baixa, quando o caminho óptico é obstruída.

Configuração em Emissor Comum

A Figura 1 mostra uma ligação chamada amplificador de emissor comum ou emissor aterrado. Como o gráfico abaixo mostra o esquema, a saída lógica é alta ou "1" quando o caminho está bloqueado. Isso ocorre porque o fototransistor bloqueado está conduzindo muito pouca corrente e da resistência de 68K de pull-up de carga puxa para a entrada da lógica um alto. Como o protetor é retirado do caminho do interruptor, a abertura de 0,4 mm e fica exposto e a luz IR incide sobre o fototransistor. Esta luz gera uma fotocorrente que flui do coletor para emissor do fototransistor. Este aumento na corrente desenvolve uma tensão sobre o resistor de carga de coletor. O coletor de tensão emissor pode ser calculado a partir da equação 2.

Figura 1

Vce= Vcc– Ice• Rl

(Eq 2)

Esta equação mostra que, como a corrente de coletor aumenta, a tensão sobre o coletor emissor (Vce) diminui. Esta equação pode ser usada para selecionar o valor do resistor de carga de coletor. O QVE00033 mostra que a corrente de coletor para emissor será de aproximadamente 100uA quando a corrente do LED é de 5mA. A corrente de coletor foi definida como 80 uA, para compensar o ganho do transistor quando em saturação. O resistor de carga pode ser escolhido na equação 2.

Rl= (Vcc– Vce) / Ice
 Rl= (5V – .4V) / 80uA
 Rl= 57.5K, selecionado 68K para temperatura.

(Eq 3)

O esquema na Figura 1 mostra o coletor do fototransistor conectado à entrada dde uma lógica , o NC7WZ17, um buffer com Schmitt Trigger. O Schmitt Trigger melhora as bordas de saída do interruptor, minimiza o tempo de jitter, e melhora a margem de ruído da interface.

Configuração em Coletor Comum

A Figura 2 mostra uma ligação de chamada fototransistor amplificador com coletor comum ou AC aterrada. Como o gráfico abaixo mostra no esquema, a saída lógica é baixa ou "0" quando o caminho está bloqueado. Isso ocorre porque o fototransistor bloqueado está conduzindo muito pouca corrente e a resistência de carga de 68K puxa para a entrada da lógica do buffer um nível baixo. Assim que a placa é retirada do caminho do interruptor, a abertura de 0,4 mm está exposto e a luz IR incide sobre o fototransistor. Esta luz gera uma fotocorrente que flui do coletor para emissor do fototransistor. Este aumento na corrente desenvolve uma tensão sobre o resistor de carga do emissor.

Figura 2

A carga (68K) ou tensão de saída pode ser calculada a partir da equação 4.

Vl= Ice• Rl

(Eq 4)

Esta equação mostra que com o aumento da corrente de coletor, a tensão sobre o resistor de carga aumenta. A equação 2 pode ser usada para selecionar o valor do resistor de carga emissor. O QVE00033 mostra que a corrente de coletor para emissor será de aproximadamente 100uA quando a corrente de LED é de 5mA. A corrente de coletor escolhida foi de 80uA, para compensar o ganho do transistor ao de saturação. O resistor de carga pode ser determinado pela equação 4.

Rl= Vcc/ Ice
 Rl= 5V/80uA
 Rl= 62.5K, selecionado 68K para temperatura.

(Eq 5)

O esquema encontrado na Figura 2 mostra o emissor do fototransistor conectado à entrada da porta lógica, NC7WZ17, um buffer com Schmitt Trigger.

 
Copyright © 2014 epopeiaeletronica.com. Todos os direitos reservados.
Joomla! é um Software Livre com licença GNU/GPL v2.0.