光學(xué)氣泡傳感器

出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于：2024-07-18 16:54:55 | 421 次閱讀

　　超聲波氣泡傳感器中的超聲波換能器在一側(cè)產(chǎn)生超聲波，并通過(guò)管道將其傳輸?shù)綄?duì)面的換能器，該換能器始終如一地接收和識(shí)別信號(hào)強(qiáng)度。
　　液體和氣泡之間超聲波的傳輸是不同的。因此，當(dāng)氣泡通過(guò)時(shí)，超聲波會(huì)因?yàn)闅馀荻环瓷?，因此接收到的信?hào)會(huì)很弱。這就是超聲波氣泡傳感器識(shí)別管內(nèi)氣泡的方式。
　　光電氣泡傳感器還支持對(duì)管中的流體和氣泡進(jìn)行非侵入性檢測(cè)。它有一個(gè)永久開口，適合大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)管尺寸，允許管子位于光學(xué)傳感器的發(fā)送器和接收器組件之間。當(dāng)穿過(guò)管子的光束被管內(nèi)的氣泡阻擋時(shí)，達(dá)到閾值，傳感器的輸出相應(yīng)地切換。
　　這篇文章描述了一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)氣泡傳感器的設(shè)計(jì)理念，用于檢測(cè)充滿液體的透明塑料管中的空氣和氣泡。傳感器的檢測(cè)靈敏度可以適應(yīng)各種操作條件的需要，也可用于濕/干報(bào)警通知。

　　該設(shè)計(jì)的核心部分是常用的紅外對(duì)射型傳感器，也稱為紅外槽/叉形傳感器。

　　光電斷路器的光發(fā)射器和接收器封裝在單獨(dú)的外殼中，并彼此相對(duì)安裝。光從發(fā)射器部分發(fā)送，并被接收器部分拾取。
　　如果氣泡能夠破壞管內(nèi)的流，則當(dāng)氣泡中斷流體流動(dòng)并清除光發(fā)射器和接收器之間的路徑（直到被管內(nèi)的流體阻塞）時(shí)，對(duì)射型傳感器輸出的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。

　　請(qǐng)注意，有效光束的直徑是均勻的，并且松散地等于光發(fā)射器和接收器部件的直徑。只要?dú)馀葜辽倥c有效光束一樣大，當(dāng)氣泡產(chǎn)生（并且流體破裂）紅外光束時(shí)，輸出就會(huì)翻轉(zhuǎn)。

　　氣泡傳感器電路設(shè)計(jì)為每當(dāng)來(lái)自紅外對(duì)射式傳感器的紅外發(fā)射器的不可見紅外光束落在紅外探測(cè)器上時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)邏輯電平數(shù)字輸出。為此，僅使用常用的廉價(jià)電子元件。

　　這是電路圖（這是互聯(lián)網(wǎng)上隨處可見的非常流行的紅外斷束探測(cè)器設(shè)計(jì)的變體）。

　　以下氣泡傳感器的工作原理與上圖所示的設(shè)計(jì)類似，但它是一個(gè)具有覆蓋滯后的自適應(yīng)比較器電路。該電路經(jīng)過(guò)定制，每當(dāng)氣泡傳感器光斷路器檢測(cè)到氣泡時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生數(shù)字低電平輸出。

　　在該電路中，100KΩ電阻R5設(shè)置遲滯電平。
　　請(qǐng)注意，比較器用于區(qū)分兩個(gè)不同的信號(hào)電平。但是，比較閾值處的噪聲或信號(hào)變化將導(dǎo)致多次轉(zhuǎn)換。遲滯設(shè)置了上限和下限閾值，以消除由噪聲引起的多重躍遷。
　　當(dāng)輸出處于邏輯高電平（5V）時(shí)，R5與R3并聯(lián)。這會(huì)將更多電流驅(qū)動(dòng)到R4中，從而提高閾值電壓。因此，輸入信號(hào)必須驅(qū)動(dòng)至閾值上限電壓以上，才能使輸出轉(zhuǎn)換為邏輯低電平（0V）狀態(tài)。
　　同樣，當(dāng)輸出處于邏輯低電平（0V）時(shí)，R5與R4并聯(lián)。這將電流降低到R4，從而降低閾值電壓。因此，輸入信號(hào)必須驅(qū)動(dòng)至閾值下限電壓以下，以使輸出轉(zhuǎn)換為邏輯高電平（5V）狀態(tài)。
　　在這種情況下，當(dāng)IC1A的輸入電壓（Pin2）升至2.02V以上時(shí)，其輸出將變?yōu)檫壿嫷碗娖剑↙），當(dāng)輸入電壓降至2.98V以下時(shí)，輸出將變?yōu)檫壿嫺唠娖剑℉）。
　　通過(guò)調(diào)整電阻值，可以根據(jù)應(yīng)用要求精確設(shè)置閾值。但與任何實(shí)驗(yàn)一樣，需要一定程度的試驗(yàn)和錯(cuò)誤才能獲得實(shí)際的組件值。

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