用工频波作为编码的光电型位置检测电路

上述电路抛开CLK讯号用的话就谈不上特色了，其抗干扰性能也就一般水准，但是我们加入CLK讯号就有了决定性的改善了。我们可以通过选择R3/R4使CLK讯号在快到交流峰值时达到主机检测端口的阈值，这样可以令主机在每次交流峰值前后对U2绕行电感A输出讯号S1进行判断，连续读取数个交流周期，这样就基本上杜绝了外电感生产厂家界光干扰导致S1讯号非正常翻转引起的误判。

另外，R5/R6/R7配合U1a/U1b组成窗口电压检测器使之能更有效的排除杂散光的干扰。例如对于图一所示5V供电的系统，我们将窗口低限设置在1/5*Vcc，窗口高限设置在4/5*Vcc，这样凡低于低限的讯号才确认为低，高于高限的讯号才确认为高，从而可以有效滤除大部分杂散干扰讯号。

为便于理解，下面详细描述各种不同环境下的工作情况。

1．被测工件或设备零组件位置与光电对管足够接近，这时反射光足够强，而同时因为工件与受光面非常接近而有效阻止环境光对接收管受光面的干扰，因此不必考虑环境光干扰问题，此时接收管输出连续的S0=0-1-0-1-0-1讯号，如图3，配合CLK讯号，在每个交流峰值前后U2A的输出都是1，由解码电路判断此状态为状态1。

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电感位移传感器

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。

一体电感器

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塑封电感状美容产品，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。

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