一、實驗背景

??在很多場合需要使用到物體光電檢測，常用到的方法就是使用調制的紅外發射管照射物體，通過物體的反射將調試的紅外光線送入紅外光電檢測管，經過放大檢測之后反映物體是否存在以及相對的遠近。

??之所以需要對于檢測的紅外光線進行調試主要是為了避免環境光線的影響。特別是室外的日光中包含有大量的紅外線。

??在 反射式紅外光電管 ITR8307[1] 、 利用反射光電管 ITR9909 制作節能信標光電感應開關[2]  分別測試了基于反射式一體化紅外光電管檢測方案。其中使用了ESP32進行實驗。為了進一步簡化電路設計，下面測試利用LM567的檢測方案。

二、LM567方案

1、參考設計方案

??在購買  IRPT42-21系列的億光貼片3224 紅外對管[3] 中，網頁上給出了 基于LM567的紅外檢測參考電路[4] 。

2、電路設計參數

(1) 基本特性

??LM567 是一款通用音頻解調集成電路。LM567集成有 I、Q 正交檢測電路，檢測頻率有壓控振蕩器確定。當有被檢測音頻信號輸入的時候，輸出關鍵（PIN8）就變為低電平。

• 電路設計參數：

• ① 腳所接電容的容量應至少是②腳電容的2倍。
• ③ 腳是輸入端，要求輸入信號≥25mV，最佳值為200mv左右。
• ④ 腳是電源正極
• ⑤、⑥ 腳外接的電阻和電容決定了內部壓控振蕩器的中心頻率f2，f0≈1/1.1RC。
• ⑦ 腳是電源地
• ⑧ 腳是邏輯輸出端，其內部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。

??LM567的工作電壓為4.75～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態工作電流約8mA。

(2) 頻率特性

??根據 LM567數據手冊[5] ，LM567的振蕩頻率由R1,C1決定：

? ●  其中參數：
???R1：定時電阻
???C1：定時電容

??LM567檢測帶寬為：

? ●  其中參數：
???Vi：輸入信號幅值(Volt,rms)，Vi<200mV
???C2：PIN2電容（uF)

02 實驗測試

一、基本測試

1、實驗電路原理圖

??根據振蕩頻率公式可以計算出該電路中心頻率：

2、實驗電路

3、測試數據

? ●  工作條件：
???工作電壓：+5V
???工作電流：8mA

(1) 振蕩頻率

??使用FLUKE45 頻率測量功能，測試電路工作頻率為：24.334kHz。

(2) 工作電壓與振蕩頻率

??通過DP1308A可編程直流電壓提供不同的工作電源，測量不同電壓下振蕩頻率。

? ●  測量條件：
???電壓范圍：3.5~8V
???測量儀表： ：Fluke45

二、檢測信號

??使用 DG1062[6] 可編程信號源輸出峰峰值為1V的正弦波，測量LM567信號檢測能力。

1、不同頻率下輸出信號

(1) 輸入信號幅值：1Vpp

? ●  測試條件：
???工作電壓：+5V
???輸入信號幅值：1Vpp
???輸入信號范圍：22kHz-26kHz

(2) 輸入信號幅值：0.5Vpp

(3) 輸入信號幅值：2Vpp

(4) 輸入信號幅值：100mVpp

▓ 測試結論

??根據LM567數據手冊顯示，當輸入信號的幅值超過 200mVrms (566mVpp) 檢測帶寬都是一樣的。當輸入信號的幅值小于200mVrms，之后，檢測帶寬隨著輸入信號幅值減低而單調下降。

2、輸入方波信號

? ●  測試條件：
???信號波形：方波
???信號幅值：1Vpp
???掃頻范圍：22kHz~26kHz

??下圖為在輸入信號不同頻率下的輸出電壓信號幅值?？梢钥吹叫盘柕牟ㄐ螌τ跈z測帶寬沒有影響。

03 紅外檢測

一、實驗電路

1、電路原理圖

??根據LM567振蕩頻率計算公式，可以獲得，電路振蕩頻率為：

2、實驗面包板

??測量電路的振蕩頻率為：5.43kHz。

二、測試結果

1、ITR8307

??使用 ITR8307[7] ，當距離白紙前面1.5厘米左右，輸出PIN8信號開始出現轉變。

??在臨界距離的時候，PIN8輸出為脈沖波形。在此距離之前和之后輸出電壓為高電平與低電平。

2、ITR9909

??使用 ITR9909[8] 檢測距離大約16厘米。

三、測試發光盤的影響

??測試發光品的紅外線對于檢測影響。

1、沒有燈罩的情況下

??將ITR9909放置在放光盤的中央，朝上。開啟發光盤，對于輸出沒有影響。

2、加上燈罩

??使用白紙模擬燈罩。如果白紙不開口，則燈罩會使得檢測輸出信號。

??在白紙上開設20×20mm的透明孔，將光電管暴露出，則不會影響物體檢測。

04 修改方案

??下面給出在 現在版本信標燈[9] 的基礎上對于如何修改使其能夠滿足光電檢測要求。

一、節能信標電路

1、工作電源

??由于LM567工作電源范圍為  3.5V ~ 8.5V，所以可以在原來電路的 U8開關電源輸出的 8V 引出作為LM567的工作電源。

2、檢測電路

??使用前面測試的電路。主要修改：

• 將工作電源修改為8V；
• 修改RLED 從原來的100Ω修改為在150 ~ 200Ω；
• 對于RL上拉電壓修改為3.3V。
• 將輸出信號連接到原來PH2插座的PIN7管腳，代替原來的HALL傳感器的輸入端。

??可以將上述電路集成在發光盤板上。發光盤可以進一步減少。

二、燈罩

??在原來的燈罩中心開啟直徑為1.5 ~ 2厘米的圓孔，實測燈罩不會引起光蛋嗎傳感器觸發。

※ 實驗總結 ※

??本文測試了基于LM567的反射式光電管用于信標燈檢測車模通過的功能。通過實驗給出了對于原來信標燈的修改方案。