用于光电传感器光源的限流稳光控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于光电传感器光源的限流稳光控制电路，包括稳光控制电路、电流闭环控制电路，具体包括光源RD1、光电池CE1、稳光调节器IC1、电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送器IC4、光强变送器IC5、选择开关K1、电位器RP1、给定电阻R1、正端电阻R2、输入电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、电感L1、二极管D1。本发明以稳光控制电路为外环、以电流控制电路为内环，使得无论动态、静态以及稳光电路部分的正常与否，都能将光源的最大电流控制在允许值上，实现了集光照度自动调节与光源电流的最大约束控制等功能于一体的控制目标，且稳光与限流约束控制性能好、功能强、成本低、可靠性高、用途广。
【专利说明】用于光电传感器光源的限流稳光控制电路
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种用于光电传感器光源的 限流稳光控制电路，适用于对光电传感器的光源进行稳光控制与最大电流约束控制的场 合。
【背景技术】
[0002] 在高性能的光电传感器及其他光学仪器中，光源的稳定性与可靠性是保障光电产 品性能的前提。目前，常用的光源控制方案有；一是采用恒流控制，即对光源的电流采用自 动闭环控制；二是采用稳光控制，即对光源的光照度采用自动闭环控制。上述方案的不足之 处在于；恒流控制方案虽能将光源的电流稳定地控制在期望值上，但无法保证光照度的稳 定与产品性能的一致性，因光源的光照度不是由电流唯一决定；而目前的稳光控制方案，无 法使光源的最大电流得到约束控制，即难W将调光控制的动态过程中，及稳光回路故障时 的光源最大电流控制在允许值上。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种用于光电传感器光源的限流 稳光控制电路。该电路采用W稳光控制为外环、W电流控制为内环，W稳光调节器输出的最 大值与光源电流反馈系数相结合W决定光源的最大电流，是一种集光照度自动调节与光源 电流的最大约束控制等功能于一体的新型光电传感器的光源控制电路方案。
[0004] 本发明包括稳光控制电路、电流闭环控制电路。
[0005] 稳光控制电路包括连接件CN1、光电池CE1、稳光调节器IC1、光强变送器IC5、选 择开关K1、电位器RP1、给定电阻R1、正端电阻R2、输入电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、 转换电阻R12、给定电容C1、正端电容C2、负端电容C3、滤波电容C8,连接件CN1的调光控 制端UC端与选择开关K1的常开端3端连接，连接件CN1的光源电源端+E端与开关放大 器IC3的输入端IN端连接，连接件CN1的控制电源端VC端与电路电源端VCC端连接，连接 件CN1的电源地端GND端接地，选择开关K1的常闭端2端与电位器RP1的一端、给定电阻 R1的一端、给定电容C1的一端连接，电位器RP1的另一端与中也端均与电路电源端VCC端 连接，给定电阻R1的另一端接地，给定电容C1的另一端接地，选择开关K1的公共端1端与 输入电阻R3的一端连接，输入电阻R3的另一端与正端电容C2的一端、稳光调节器IC1的 正输入端I化端连接，正端电容C2的另一端与正端电阻R2的一端连接，正端电阻R2的另 一端接地，稳光调节器IC1的负输入端IN-端与反馈电阻R4的一端、负端电容C3的一端连 接，稳光调节器IC1的电源端V+端与电路电源端VCC端连接，稳光调节器IC1的地端GND 端接地，稳光调节器IC1的输出端OUT端与负端电阻R5的一端、级联电阻R7 -端连接，负 端电阻R5的另一端与负端电容C3的另一端连接，反馈电阻R4的另一端与光强放大器IC5 的输出端OUT端、滤波电容C8的一端、转换电阻R12的一端连接，滤波电容C8的另一端、转 换电阻R12的另一端均与光强放大器IC5的负输入端IN-端、光电池CE1的负输出端-端 连接，光电池CEl的正输出端+端接地，光强放大器I巧的电源端V+端与电路电源端VCC 端连接，光强放大器I巧的地端GND端、正输入端I化端均接地。
[0006] 电流闭环控制电路包括电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送器IC4、光源 畑1、对地电阻R6、级联电阻R 7、内环电阻R8、积分电阻R9、增益电阻R10、检测电阻R11、对 地电容C4、积分电容巧、开关电容C6、输出电容C7、电感L1、二极管D1，电流调节器IC2的正 输入端m+端与级联电阻R7的另一端、对地电阻R6的一端连接，对地电阻R6的另一端与 对地电容C4的一端连接，对地电容C4的另一端接地，电流调节器IC2的负输入端IN-端与 内环电阻R8的一端、积分电阻R9的一端连接，内环电阻R8的另一端与电流变送器IC4的 输出端OUT端连接，积分电阻R9的另一端与积分电容巧的一端连接，积分电容巧的另一 端与电流调节器IC2的输出端OUT端、开关放大器IC3的反馈端FB端连接，电流调节器IC2 的电源端V+端与电路电源端VCC端连接，电流调节器IC2的地端GND端接地，开关放大器 IC3的地端GND端接地，开关放大器IC3的输出端OUT端与开关电容C6的一端、电感L1的 一端、及二极管D1的阴极连接，开关电容C6的另一端与开关放大器IC3的电容端BST端连 接，二极管D1的阳极接地，电感L1的另一端与输出电容C7的一端、光源RD1的一端连接， 输出电容口的另一端接地，光源畑1的另一端与电流变送器IC4的正输入端I化端、检测 电阻R11的一端连接，检测电阻R11的另一端接地，电流变送器IC4的正增益端R+端与增 益电阻R10的一端连接，增益电阻R10的另一端与电流变送器IC4的负增益端R-端连接， 电流变送器IC4的参考端REF端、地端GND端均接地，电流变送器IC4的电源端+V端与电 路电源端VCC端连接。
[0007] 本发明的有益效果如下；本发明W稳光控制电路为外环、W电流控制电路为内环， W基于满幅运算放大器的稳光调节器输出的最大值与光源电流反馈系数相结合W决定光 源的最大电流，使得无论动态、静态，W及稳光电路部分的正常与否，都能将光源的电流自 动控制在允许值上，实现了集光照度自动调节与光源电流的最大约束控制等功能于一体的 控制目标，此外，还具有内控、外控选择功能。该方案的稳光与限流控制性能好、功能强、成 本低、可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明的电路图。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0010] 如图1所示，用于光电传感器光源的限流稳光控制电路，包括稳光控制电路、电流 闭环控制电路。
[0011] 稳光控制电路包括连接件CN1、光电池CE1、稳光调节器IC1、光强变送器IC5、选 择开关K1、电位器RP1、给定电阻R1、正端电阻R2、输入电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、 转换电阻R12、给定电容C1、正端电容C2、负端电容C3、滤波电容C8,连接件CN1的调光控 制端UC端与选择开关K1的常开端3端连接，连接件CN1的光源电源端+E端与开关放大 器IC3的输入端IN端连接，连接件CN1的控制电源端VC端与电路电源端VCC端连接，连接 件CN1的电源地端GND端接地，选择开关K1的常闭端2端与电位器RP1的一端、给定电阻 R1的一端、给定电容Cl的一端连接，电位器RPl的另一端与中也端均与电路电源端VCC端 连接，给定电阻R1的另一端接地，给定电容C1的另一端接地，选择开关K1的公共端1端与 输入电阻R3的一端连接，输入电阻R3的另一端与正端电容C2的一端、稳光调节器IC1的 正输入端I化端连接，正端电容C2的另一端与正端电阻R2的一端连接，正端电阻R2的另 一端接地，稳光调节器IC1的负输入端IN-端与反馈电阻R4的一端、负端电容C3的一端连 接，稳光调节器IC1的电源端V+端与电路电源端VCC端连接，稳光调节器IC1的地端GND 端接地，稳光调节器IC1的输出端OUT端与负端电阻R5的一端、级联电阻R7 -端连接，负 端电阻R5的另一端与负端电容C3的另一端连接，反馈电阻R4的另一端与光强放大器IC5 的输出端OUT端、滤波电容C8的一端、转换电阻R12的一端连接，滤波电容C8的另一端、转 换电阻R12的另一端均与光强放大器IC5的负输入端IN-端、光电池CE1的负输出端-端 连接，光电池CE1的正输出端+端接地，光强放大器I巧的电源端V+端与电路电源端VCC 端连接，光强放大器I巧的地端GND端、正输入端I化端均接地。
[0012] 电流闭环控制电路包括电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送器IC4、光源 畑1、对地电阻R6、级联电阻R 7、内环电阻R8、积分电阻R9、增益电阻R10、检测电阻R11、对 地电容C4、积分电容巧、开关电容C6、输出电容C7、电感L1、二极管D1，电流调节器IC2的正 输入端m+端与级联电阻R7的另一端、对地电阻R6的一端连接，对地电阻R6的另一端与 对地电容C4的一端连接，对地电容C4的另一端接地，电流调节器IC2的负输入端IN-端与 内环电阻R8的一端、积分电阻R9的一端连接，内环电阻R8的另一端与电流变送器IC4的 输出端OUT端连接，积分电阻R9的另一端与积分电容巧的一端连接，积分电容巧的另一 端与电流调节器IC2的输出端OUT端、开关放大器IC3的反馈端FB端连接，电流调节器IC2 的电源端V+端与电路电源端VCC端连接，电流调节器IC2的地端GND端接地，开关放大器 IC3的地端GND端接地，开关放大器IC3的输出端OUT端与开关电容C6的一端、电感L1的 一端、及二极管D1的阴极连接，开关电容C6的另一端与开关放大器IC3的电容端BST端连 接，二极管D1的阳极接地，电感L1的另一端与输出电容C7的一端、光源RD1的一端连接， 输出电容口的另一端接地，光源畑1的另一端与电流变送器IC4的正输入端I化端、检测 电阻R11的一端连接，检测电阻R11的另一端接地，电流变送器IC4的正增益端R+端与增 益电阻R10的一端连接，增益电阻R10的另一端与电流变送器IC4的负增益端R-端连接， 电流变送器IC4的参考端REF端、地端GND端均接地，电流变送器IC4的电源端+V端与电 路电源端VCC端连接。
[0013] 本发明所使用的包括稳光调节器IC1、电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送 器IC4、光强变送器IC5、光电池CE1、选择开关K1、电位器RP1、二极管D1等在内的所有器 件均采用现有的成熟产品，可W通过市场取得。例如：稳光调节器、电流调节器、光强变送器 采用化C2264,电流变送器采用AD623、开关放大器采用LM2678,光电池采用2DU系列，选择 开关采用RS807H，电位器采用3296W系列，二极管采用IN5細X等。
[0014] 本发明中的主要电路参数配合及输入输出关系如下： 图1中的U0为稳光指令电压(单位；V)，饥为光强反馈电压(单位；V)，U2为稳光 调节器输出电压（单位；V)，U3为光源电流反馈电压(单位；V)，t/4为电流调节器输出电 压(单位；V)，的为光源电流检测电压(单位：V)，分别为光源电流及其允许的 最大值(单位；A), 4、4^^分别为光电池短路电流及其在光源电流为时输出的最大 值(单位；A)，巧芳为电路电源电压（单位；V)。电路参数配合关系为；巧二汹，玄2二及5 ，i?7 =规，狱=及9 (单位：Q)，。=巧，C4 =巧（单位；F)，因稳光调节器、电流调节 器、光强变送器、电流变送器均采用满幅输出的运算放大器或仪表放大器产品，所W， 口〇腫=Uksx = U2。化=扔丽=炉I丽=FUC (单位；V),并设；光源I?1额定电压为U泌（单 位；V)，则及10、及11、及12的参数整定关系为：
【权利要求】
1. 用于光电传感器光源的限流稳光控制电路，其特征在于包括稳光控制电路、电流闭 环控制电路； 稳光控制电路包括连接件CN1、光电池CE1、稳光调节器IC1、光强变送器IC5、选择开 关K1、电位器RP1、给定电阻R1、正端电阻R2、输入电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、转换 电阻R12、给定电容C1、正端电容C2、负端电容C3、滤波电容C8,连接件CN1的调光控制端 UC端与选择开关K1的常开端3端连接，连接件CN1的光源电源端+E端与开关放大器IC3 的输入端IN端连接，连接件CN1的控制电源端VC端与电路电源端VCC端连接，连接件CN1 的电源地端GND端接地，选择开关K1的常闭端2端与电位器RP1的一端、给定电阻R1的一 端、给定电容C1的一端连接，电位器RP1的另一端与中心端均与电路电源端VCC端连接，给 定电阻R1的另一端接地，给定电容C1的另一端接地，选择开关K1的公共端1端与输入电 阻R3的一端连接，输入电阻R3的另一端与正端电容C2的一端、稳光调节器IC1的正输入 端IN+端连接，正端电容C2的另一端与正端电阻R2的一端连接，正端电阻R2的另一端接 地，稳光调节器IC1的负输入端IN-端与反馈电阻R4的一端、负端电容C3的一端连接，稳光 调节器IC1的电源端V+端与电路电源端VCC端连接，稳光调节器IC1的地端GND端接地， 稳光调节器IC1的输出端OUT端与负端电阻R5的一端、级联电阻R7-端连接，负端电阻 R5的另一端与负端电容C3的另一端连接，反馈电阻R4的另一端与光强放大器IC5的输出 端OUT端、滤波电容C8的一端、转换电阻R12的一端连接，滤波电容C8的另一端、转换电阻 R12的另一端均与光强放大器IC5的负输入端IN-端、光电池CE1的负输出端-端连接，光 电池CE1的正输出端+端接地，光强放大器IC5的电源端V+端与电路电源端VCC端连接， 光强放大器IC5的地端GND端、正输入端IN+端均接地； 电流闭环控制电路包括电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送器IC4、光源RD1、对 地电阻R6、级联电阻R7、内环电阻R8、积分电阻R9、增益电阻R10、检测电阻R11、对地电容 C4、积分电容C5、开关电容C6、输出电容C7、电感L1、二极管D1，电流调节器IC2的正输入端 IN+端与级联电阻R7的另一端、对地电阻R6的一端连接，对地电阻R6的另一端与对地电容 C4的一端连接，对地电容C4的另一端接地，电流调节器IC2的负输入端IN-端与内环电阻 R8的一端、积分电阻R9的一端连接，内环电阻R8的另一端与电流变送器IC4的输出端OUT 端连接，积分电阻R9的另一端与积分电容C5的一端连接，积分电容C5的另一端与电流调 节器IC2的输出端OUT端、开关放大器IC3的反馈端FB端连接，电流调节器IC2的电源端 V+端与电路电源端VCC端连接，电流调节器IC2的地端GND端接地，开关放大器IC3的地端 GND端接地，开关放大器IC3的输出端OUT端与开关电容C6的一端、电感L1的一端、及二 极管D1的阴极连接，开关电容C6的另一端与开关放大器IC3的电容端BST端连接，二极管 D1的阳极接地，电感L1的另一端与输出电容C7的一端、光源RD1的一端连接，输出电容C7 的另一端接地，光源RD1的另一端与电流变送器IC4的正输入端IN+端、检测电阻R11的一 端连接，检测电阻R11的另一端接地，电流变送器IC4的正增益端R+端与增益电阻R10的 一端连接，增益电阻R10的另一端与电流变送器IC4的负增益端R-端连接，电流变送器IC4 的参考端REF端、地端GND端均接地，电流变送器IC4的电源端+V端与电路电源端VCC端 连接。
2. 如权利要求1所述的用于光电传感器光源的限流稳光控制电路，其特征在于所述的 稳光调节器IC1、电流调节器IC2、开关放大器IC3、电流变送器IC4、光强变送器IC5、光电 池CE1、选择开关K1、电位器RP1、二极管D1均采用现有的成熟产品；稳光调节器、电流调 节器、光强变送器采用TLC2264,电流变送器采用AD623、开关放大器采用LM2678,光电池采 用2DU系列，选择开关采用RS807H，电位器采用3296W系列，二极管采用IN58XX。
3.如权利要求1所述的用于光电传感器光源的限流稳光控制电路，其特征在于电路参 数配合关系如下：
其中，t/〇为稳光指令电压，tn为光强反馈电压，U2为稳光调节器输出电压，t/3为光 源电流反馈电压，L/4为电流调节器输出电压，t/5为光源电流检测电压，4、分别为 光源电流及其允许的最大值，分别为光电池短路电流及其在光源电流为时输 出的最大值，FCC*为电路电源电压。
【文档编号】H05B37/02GK104486874SQ201410705185
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】陈德传, 陈雪亭 申请人:杭州电子科技大学