一种光电传感器的驱动电路的制作方法

本发明实施例涉及光电传感器的技术领域，尤其涉及一种光电传感器的驱动电路。

背景技术：

光电传感器通常采用恒流方式驱动，恒流驱动的电流是有限制的，过大的驱动电流对传感器的寿命有影响，由于驱动电流有限，所以当传感器较脏情况下，就无法提供更大的驱动电流来保证传感器的耐脏性。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提出一种光电传感器的驱动电路，旨在解决如何更加方便地实现对光电传感器驱动电流的控制。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种光电传感器的驱动电路，所述驱动电路包括：

用于提取PWM脉冲信号的直流成分的RC滤波电路、用于输出调控电流的电压的电压增幅电路、用于控制输出电流的电流控制电路和用于根据将所述输出电流转换为所述PWM脉冲信号的电流调整回路；

所述RC滤波电路与所述电压增幅电路连接，所述电压增幅电路与所述电流控制电路连接，所述电流控制电路与所述电流调整回路连接。

优选地，所述RC滤波电路包括一级RC滤波电路和二级RC滤波电路，所述一级RC滤波电路包括电阻R1和电容C1，所述二级RC滤波电路包括电阻R2和电容C2；

所述电阻R1的一端连接施密特反相器，所述电阻R1的另一端连接所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地；

所述电容C1的一端连接第一运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的负相输入端连接所述比较器的输出端；

所述电阻R2的一端连接所述第一运算放大器的输出端，所述电阻R2的另一端连接所述电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地。

所述电阻R2的一端连接所述比较器的输出端，所述电阻R2的另一端连接所述电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地。

优选地，所述电容C2的一端输出的直流电压幅值V＝Vp*D；其中，所述Vp为脉冲幅度，所述D为PWM脉冲占空比。

优选地，所述电压增幅电路包括运放电路，所述运放电路的输入端连接直流电压信号和偏置输入信号，所述运放电路用于对所述直流电压信号进行负反馈放大后，输出调控电流的电压。

优选地，所述运放电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的负相输入端连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述直流电压信号；所述第二运算放大器的正相输入端连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接工作电源；

所述第二运算放大器的正相输入端连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端接地；

所述第二运算放大器的负相输入端连接电阻R6的一端和电容C3的一端，所述电阻R6的另一端连接所述第二运算放大器的输出端，电容C3与所述电阻R6并联连接。

优选地，所述电流控制电路包括第三运算放大器和功率三极管，所述第三运算放大器用于比较，所述功率三极管用于提供电流驱动；

当所述电流控制电路的电压值高于预设门限电压阈值时，所述第三运算放大器输出低电压，所述功率三极管截止；

当所述电流控制电路的电压值低于所述预设门限电压阈值时，所述第三运算放大器输出高电压，所述功率三极管导通，输出驱动电流，且所述驱动电流值的大小与所述电流控制电路的电压值成反比关系。

优选地，所述第三运算放大器的负相输入端连接第二运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的正相输入端连接电阻R7的一端、电阻R8的一端和电容C4的一端，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R8的另一端和所述电阻C4的另一端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接工作电源，电容C4与所述电阻R8并联连接；

所述第三运算放大器的输出端连接电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接所述功率三极管的基极；所述功率三极管的集电极连接所述电阻R9的一端；所述功率三极管的发射极连接电阻R10的一端；

所述电阻R10的另一端连接传感器发光管，多个所述传感器发光管串联连接，所述传感器发光管串联的发光管个数不大于8个。

优选地，所述电流调整回路用于将微小的采样电压放大后输入到MCU的A/D接口上进行模数转换，所述MCU对流过的电流进行控制，并反馈到所述PWM脉冲信号的脉宽上。

优选地，所述电流调整回路包括第四运算放大器，所述第四运算放大器的正相输入端连接电阻Rs的一端和驱动电流，所述电阻Rs的另一端接地；

所述第四运算放大器的负相输入端连接电阻R12的一端、电阻R13的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接所述第四运算放大器的输出端；

所述第四运算放大器的输出端连接电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端连接齐纳二极管阵列D1和所述MCU的A/D接口。

优选地，所述齐纳二极管阵列D1用于电压钳位，作为MCU的I/O端口保护器件。

本发明实施例提供一种光电传感器的驱动电路，所述驱动电路包括用于提取PWM脉冲信号的直流成分的RC滤波电路、用于输出调控电流的电压的电压增幅电路、用于控制输出电流的电流控制电路和用于根据将所述输出电流转换为所述PWM脉冲信号的电流调整回路；所述RC滤波电路与所述电压增幅电路连接，所述电压增幅电路与所述电流控制电路连接，所述电流控制电路与所述电流调整回路连接。本发明只需要调节PWM脉冲的占空比来控制驱动电流大小，而且控制的占空比精度可达0.05％，可调节范围比较广，另外，整个电路不存在延时控制，所以可以实现驱动控制简单、易实现和调节实时性好，而且传感器的耐脏性也较好并且可以延长传感器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种光电传感器的驱动电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种RC滤波电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电压增幅电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电流控制电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种电流调整回路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种光电传感器的驱动电路的结构示意图。

如图1所示，所述驱动电路包括：

用于提取PWM脉冲信号的直流成分的RC滤波电路101、用于输出调控电流的电压的电压增幅电路102、用于控制输出电流的电流控制电路103和用于根据将所述输出电流转换为所述PWM脉冲信号的电流调整回路104；

所述RC滤波电路101与所述电压增幅电路102连接，所述电压增幅电路102与所述电流控制电路103连接，所述电流控制电路103与所述电流调整回路104连接。

优选地，如图2所示，所述RC滤波电路101包括一级RC滤波电路和二级RC滤波电路，所述一级RC滤波电路包括电阻R1和电容C1，所述二级RC滤波电路包括电阻R2和电容C2；

所述电阻R1的一端连接施密特反相器，所述电阻R1的另一端连接所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地；

所述电容C1的一端连接第一运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的负相输入端连接所述比较器的输出端；

所述电阻R2的一端连接所述第一运算放大器的输出端，所述电阻R2的另一端连接所述电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地。

其中，所述施密特反相器的型号为74LV14，供电电源为3.3V。

所述第一运算放大器的型号为LMV934，供电电源为3.3V。

优选地，所述电容C2的一端输出的直流电压幅值V＝Vp*D；其中，所述Vp为脉冲幅度，所述D为PWM脉冲占空比。电阻和电容的参数根据实际低通滤波器的带宽和PWM的频率来决定。

优选地，所述电压增幅电路102包括运放电路，所述运放电路的输入端连接直流电压信号和偏置输入信号，所述运放电路用于对所述直流电压信号进行负反馈放大后，输出调控电流的电压。

优选地，如图3所示，所述运放电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的负相输入端连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述直流电压信号；所述第二运算放大器的正相输入端连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接工作电源；

所述第二运算放大器的正相输入端连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端接地；

所述第二运算放大器的负相输入端连接电阻R6的一端和电容C3的一端，所述电阻R6的另一端连接所述第二运算放大器的输出端，电容C3与所述电阻R6并联连接。

具体的，电阻等级为几千至几十千欧姆，具体要根据所需的环路增益倍数来决定。

优选地，如图4所示，所述电流控制电路103包括第三运算放大器和功率三极管，所述第三运算放大器用于比较，所述功率三极管用于提供电流驱动；

当所述电流控制电路的电压值高于预设门限电压阈值时，所述第三运算放大器输出低电压，所述功率三极管截止；

当所述电流控制电路的电压值低于所述预设门限电压阈值时，所述第三运算放大器输出高电压，所述功率三极管导通，输出驱动电流，且所述驱动电流值的大小与所述电流控制电路的电压值成反比关系。

优选地，所述第三运算放大器的负相输入端连接第二运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的正相输入端连接电阻R7的一端、电阻R8的一端和电容C4的一端，所述电阻R7的另一端接地，所述电阻R8的另一端和所述电阻C4的另一端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接工作电源，电容C4与所述电阻R8并联连接；

所述第三运算放大器的输出端连接电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接所述功率三极管的基极；所述功率三极管的集电极连接所述电阻R9的一端；所述功率三极管的发射极连接电阻R10的一端；

所述电阻R10的另一端连接传感器发光管，多个所述传感器发光管串联连接，所述传感器发光管串联的发光管个数不大于8个。

其中，图4中的限流电阻R9用来限制最大输出的驱动电流，避免传感器被烧坏，所限制的最大驱动电流小于传感器的最大脉冲驱动电流；另外最多能驱动N个LED发光管，N根据系统设计来定，一般情况下，N<＝8。

优选地，所述电流调整回路104用于将微小的采样电压放大后输入到MCU的A/D接口上进行模数转换，所述MCU对流过的电流进行控制，并反馈到所述PWM脉冲信号的脉宽上。

优选地，如图5所示，所述电流调整回路包括第四运算放大器，所述第四运算放大器的正相输入端连接电阻Rs的一端和驱动电流，所述电阻Rs的另一端接地；

所述第四运算放大器的负相输入端连接电阻R12的一端、电阻R13的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述电阻R13的另一端连接所述第四运算放大器的输出端；

所述第四运算放大器的输出端连接电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端连接齐纳二极管阵列D1和所述MCU的A/D接口。

优选地，所述齐纳二极管阵列D1为MMBZ5227BS，用于电压钳位，作为MCU的I/O端口保护器件。

本发明实施例提供一种光电传感器的驱动电路，所述驱动电路包括用于提取PWM脉冲信号的直流成分的RC滤波电路、用于输出调控电流的电压的电压增幅电路、用于控制输出电流的电流控制电路和用于根据将所述输出电流转换为所述PWM脉冲信号的电流调整回路；所述RC滤波电路与所述电压增幅电路连接，所述电压增幅电路与所述电流控制电路连接，所述电流控制电路与所述电流调整回路连接。本发明只需要调节PWM脉冲的占空比来控制驱动电流大小，而且控制的占空比精度可达0.05％，可调节范围比较广，另外，整个电路不存在延时控制，所以可以实现驱动控制简单、易实现和调节实时性好，而且传感器的耐脏性也较好并且可以延长传感器的使用寿命。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。