Измеряем положение объекта при помощи инфракрасных датчиков: ИК-устройства от Honeywell S&C

Рубрика: Датчики

Статьи по схожей тематике: Honeywell, Датчики положения

Андрей Самоделов (г. Москва), Сергей Шемякин (КОМПЭЛ)

Измерять положение объекта можно многими способами. В том числе при помощи инфракрасного излучения. Когда окружающая среда насыщена электромагнитными помехами, этот способ наиболее рекомендован. У подразделения «Сенсорный Контроль» компании Honeywell есть целая линейка инфракрасных датчиков, реализующих принцип регистрации перемещения объекта в ИК-диапазоне, но основной принцип, заложенный во все эти устройства, прост – это перекрытие объектом луча света, идущего от излучателя к приемнику.

логотип

Подразделение Sensing and Control (S&C) компании Honeywell, мирового лидера в производстве датчиков, выпускает огромный спектр различных приборов, находящих применение в аэрокосмических, промышленных, медицинских и транспортных системах.

Honeywell S&C предлагает широкий набор решений, различающихся по электрическим параметрам, специальной маркировке, цоколевке и способам подключения, наличию или отсуствию встроенных интегральных микросхем (ИС), по типам корпусов (некоторые из этих корпусов сами по себе являются уникальными инженерными решениями), но, в целом, все выпускаемые Honeywell S&C ИК-устройства, служащие для определения положения объекта, можно объединить в следующие семейства:

ИК-излучатели (ИК-светодиоды)
ИК-приемники- устройства, состоящие как из одних лишь простейших элементов, ИК-фотодиодов и ИК-фототранзисторов (дарлингтоновских, либо одиночных), так и интегрированные, включающие в себя еще и триггер Шмитта с усилителем и выходным транзисторным каскадом.
ИК-датчики- оптопары просветного и отражательного типа
ИК-энкодеры- устройства, хотя и созданные на основе ИК-датчиков, но уже выдающие на выходе сигналы, на основе которых можно осуществлять простейший анализ перемещения отслеживаемого объекта (измеряются скорость и направление линейного перемещения, либо угла поворота). ИК-энкодер может как включать в себя встроенный излучатель, так и состоять из одного лишь датчика (в этом случае предполагается использование внешнего излучателя).

В отдельную категорию обычно выделяются ИК-датчики уровня жидкости (их мы в данной статье не рассматриваем).

В качестве излучателей чаще всего используются ИК-светодиоды на арсениде галлия (GaAs) и на алюмо-галлиевом арсениде (AlGaAs). Они отличаются длинной волны, на которую приходится максимум спектральных характеристик (соответственно 935 и 880 нм), а в качестве приемников - кремниевые фотодиоды или NPN фототранзисторы, как одиночные, так и составные. Следует отметить, что светодиоды на AlGaAs имеют мощность излучения примерно на 70% большую, чем светодиодоы на GaAs при том же прямом токе.

Поскольку в одной статье невозможно рассказать обо всех датчиках, излучателях и приемниках всех типов, выпускаемых Honeywell S&C в настоящее время, мы выбрали лишь несколько конкретных наименований каждого типа из тех, что уже наиболее известны российским разработчикам. Отметим еще, что эти выбранные нами наименования в жизни существуют, как правило, в нескольких «ипостасях». Иными словами, и в реальных полных заводских названиях, с которыми столкнется заказчик, к их наименованиям добавляются несколько цифр (например -001, -002 и пр.), характеризующих незначительные конструктивные отличия. Но это уже детали, которые можно посмотреть в соответствующих даташитах [1], и мы решили в данной обзорной статье не заострять на этом факте внимание, за исключением нескольких наименований. Теперь рассмотрим по порядку перечисленные выше классы устройств.

ИК-излучатели

ИК-излучатели Honeywell S&C (рисунок 1) построены, как было сказано выше, на базе светоизлучающих диодов и выпускаются в корпусах трех вариантов: металлическом, пластиковом и керамическом. Излучатели в металлическом корпусе имеют стеклянную линзу, которая обеспечивает превосходные оптические свойства. Сам металлический корпус позволяет рассеивать большую мощность и обеспечивает широкий температурный диапазон. Вся металлостеклянная конструкция придает стойкость к влажности и растворителям. За счет высочайшего качества исполнения излучатели в металлическом корпусе используются в оборонной, авиакосмической и медицинской промышленности. Рабочий температурный диапазон излучателей в металлическом корпусе составляет - -55...125°C. Пластиковые ИК-излучатели предназначены для монтажа в отверстия печатной платы, а керамические - для поверхностного монтажа.

Рис. 1. ИК-излучатель SEP8706-002 в пластиковом корпусе

ИК-излучатели в пластмассовом корпусе (см. табл. 1) широко применяются в решениях для индустрии. Могут так же, как и металлические, иметь линзовый купол (для фокусировки излучения) или плоское окно (для получения широкой диаграммы направленности). Пластмассовый или керамический корпус обеспечивает хорошую стойкость к коррозии, что позволяет использовать такие излучатели в агрессивных средах. Рабочий температурный диапазон излучателей в пластмассовом корпусе уже, чем у металлических. Он составляет - -40...85°C. Несмотря на то, что излучатели в пластмассовом и керамическом корпусах имеют меньшую мощность, за счет своей невысокой стоимости они более востребованы у разработчиков, чем излучатели в металлическом корпусе, если отсутствуют жесткие требования по температурному режиму.

Таблица 1. Типовые параметры ИК-излучателей в пластмассовом или керамическом корпусе

Характеристики/Наименование	SEP8505	SEP8506	SEP8705	SEP8706	SEP8736	SME2470
Материал полупроводника	GaAs	GaAs	AlGaAs	AlGaAs	AlGaAs	AlGaAs
Тип корпуса	T1	Боковое излучение	T1	Боковое излучение	Боковое излучение, линза	Для поверхностного монтажа, стеклянная линза
Угол излучения, °	15	50	15	50	10	24
Мощность излучения, мВт/см²	2...4	0,33...0,52	2,7...7,8	0,45...0,9	1,2...3,0	0,6
Максимум излучения, нм	935	935	880	880	880	880
Ширина спектра излучения, нм	50	50	80	80	80	80
Прямое падение напряжения, В	1,5	1,5	1,7	1,7	1,7	1,5
Способ монтажа	В отверстия					Поверхностный монтаж
Тип выводов	Круглые d=0,46 мм		Квадратные 0,51х0,51 мм²			SMT

Рассмотрим в качестве примера из таблицы выше арсенид-галлиевый инфракрасный светоизлучающий диод SEP8706. Он имеет серый дымчатый корпус с излучателем, расположенным на боковой поверхности корпуса. Как показано в таблице 1, его угол излучения составляет 50°, что вполне достаточно для большинства приложений. Спектральный максимум излучения находится на длине волны 880 нм. Механически и спектрально излучатель SEP8706 совместим с фототранзистором SDP8406, составным фототранзистором SDP8106 и датчиками с триггером Шмитта серий SDP8000/8600.

ИК-приемники

К ИК-приемникам (рис. 2), выпускаемым Honeywell S&C [2], относятся полупроводниковые кремниевые фотодиоды (см. рис. 3а), фототранзисторы (см. рис. 3б) , дарлингтоновские составные транзисторы (см. рис. 3в) и интегрированные фотодетекторы различных типов с логическим выходом на базе триггера Шмитта (см. рис. 3г, д, е).

Рис. 2. ИК-приемник SD5443-003 на базе кремниевого фототранзистора

Рис. 3. Функциональная организация фотоприемников: а - фотодиод; б - фототранзистор; в - составной фототранзистор; г - интегрированный с выходным транзистором по схеме ОЭ; д - интегрированный с двухтактным выходным каскадом; е - интегрированный с выходным транзистором по схеме ОЭ с открытым коллектором

ИК-фотодиодные детекторы

Фотодиодные детекторы (см. табл. 2) обеспечивают высокую линейность и высокоскоростной аналоговый выход. Чаще всего используются в энкодерах и устройствах для передачи данных. Для нормальной работы фотодиодных детекторов необходим внешний усилитель. Фотодиоды выпускаются в металлических, пластмассовых и керамических корпусах.

Таблица 2. ИК-фотодиодные детекторы

Характеристика/Наименование	SD1420(L)	SD2420	SD5421	SD8276	SMD2420
Тип корпуса	Коаксиальный, облуженный корпус	«Мини-таблетка»	TO-46, купольная линза	Окно детектора на боковой стороне корпуса	Для поверхностного монтажа, стеклянная линза
Диаграмма направленности, °	24	48	18	50	28
Световой ток мин., мА	5	7	40	4	6
Обратное напряжение пробоя, В	50	50	75	50	50
Время нарастания/спада, нс	50	50	15	50	20
Темновой ток (макс.), нА	5	20	20	50	5
Способ монтажа	В отверстия платы				Поверхностный монтаж
Тип выводов	Круглые d=0,46 мм	Отверстие 1,57 мм	Круглые d=0,46 мм	Круглые d=0,46 мм	Квадратные 0,51х0,51 мм²

ИК-фототранзисторы

Основные характеристики некоторых типичных ИК-фототранзисторов (одиночных и дарлингтоновских) приведены в табл. 3. Кривые спектральных характеристик приведенных в таблице транзисторов имеют максимальное значение на длинне волны 880 нм, что указывает на тип полупроводника, использовавшегося при их производстве - алюмо-галлиевый арсенид. Они выпускаются как в металлических, так и в пластиковых корпусах.

Таблица 3. Основные характеристики некоторых ИК-транзисторов различных типов, выпускаемых Honeywell S&C

Наименование/ Характеристики	Тип корпуса	Диаграмма направленности, °	Световой ток мин., мА	Время нарастания/спада typ.	Способ монтажа	Тип выводов
Фототранзисторы в металлическом корпусе
SD1440(L)	Коаксиальный луженый	24	3	15 мкс	В отверстия платы	Круглые d=0,46 мм
SD2440	«Мини-таблетка»	48	7	15 мкс		Отверстие d=1,57 мм
SD3443	TO-46 с плоским окном	90	2	15 мкс		Круглые d=0,46 мм
SD5443	TO-46 с купольной линзой	18	8	15 мкс		Круглые d=0,46 мм
SD5491	TO-18 с купольной линзой	12	2	15 мкс		Круглые d=0,46 мм
Фототранзисторы в пластмассовом корпусе
SDP8405	T1	20	12	15 мс	В отверстия платы	Квадратные 0,51х0,51 мм²
SDP8406	Окно детектора на боковой стороне корпуса	50	1,8	15 мс		Квадратные 0,51х0,51 мм²
SDP8436	Окно детектора с коллиматором на боковой стороне корпуса	18	7	15 мс		Квадратные 0,51х0,51 мм²
SMD2440	Керамический для поверхностного монтажа, стеклянная линза	28	1,5	15 мс	Поверхностный монтаж	SMT
Детекторы на составных фототранзисторах (схема Дарлингтона)
SD1410(L)	Коаксиальный, облуженный	24	0,6	75 мс	В отверстия платы	Круглые выводы d=0,46 мм
SD2410	«Мини-таблетка»	48	1	75 мс		Круглые выводы d=1,57 мм
SD3410	TO-46, плоское окно	90	0,6	75 мс		Круглые выводы d=0,46 мм
SD5410	TO-46, купольная линза	12	2	75 мс		Круглые выводы d=0,46 мм
SDP8105	T1	50	0,5	75 мс		Квадратные выводы 0,51 мм
SDP8106	Окно детектора с коллиматором на боковой стороне корпуса	50	1	75 мс		Квадратные выводы 0,51 мм

Фототранзисторы в металлическом корпусе используются в коммерческих и промышленных приложениях, в которых требуются фотоприемники с аналоговым выходом. Фототранзисторы имеют высокую нелинейность, и среднюю или высокую скорость отклика. Стеклянная линза обеспечивает великолепные оптические свойства. Фототранзисторы в металлическом корпусе имеют высокую допустимую рассеиваемую мощность, широкий температурный диапазон и стойкость к влаге и растворителям. Их рабочий температурный диапазон составляет -55...125°C.

Вот характеристики типичного фототранзистора в металлическом корпусе SD3443/5443 из таблицы выше: он построен на кремниевом NPN-фототранзисторе, в металлическом корпусе TO-46. Датчик SD3443 имеет плоское окно, обеспечивающее широкую диаграмму направленности, а датчик SD5443 снабжен линзой, позволяющей получить узкую диаграмму направленности. Корпуса TO-46 идеально подходят для работы в жестких условиях окружающей среды. Базовый вывод подключен к выводу корпуса для всех стандартных продуктов SD3443/SD5433. Механически и спектрально SD3443/SD5433 совместимы с ИК светодиодами SE3450/5450, SE3455/5455 и SE3470/5470.

Фототранзисторы в пластмассовом корпусе используются в коммерческих и промышленных приложениях с аналоговым выходом. Фототранзисторы обладают большой нелинейностью и малым или средним временем отклика. Стеклянные линзы обеспечивают превосходные оптические характеристики, а покрытие золотом и пластмассовый корпус препятствуют коррозии. Фототранзисторы выпускаются также в керамических корпусах для поверхностного монтажа с высококачественными стеклянными линзами. Фототранзисторы в пластмассовом корпусе идеально подходят для приложений, чувствительных к стоимости комплектующих. Рабочий температурный диапазон фототранзисторов в пластмассовом корпусе составляет -40...85°C.

Детекторы на составных фототранзисторах (схема Дарлингтона)

Детекторы на составных фототранзисторах обеспечивают нелинейный аналоговый выход с большим коэффициентом усиления по току. Используются для детектирования сверхслабых световых потоков, обеспечивают работу на больших дистанциях и имеют большое значение выходного тока.

Оптические детекторы с триггером Шмитта

Оптические детекторы с триггером Шмитта состоят из фотодиода, усилителя, триггера Шмитта и выходной ступени на транзисторе с нагрузочным резистором с сопротивлением 10 кОм, каскада с открытым коллектором или каскада с двухтактным выходом. Для повышения стабильности характеристик используется внутренний стабилизатор напряжения. Однокристальный фотодетектор с триггером Шмитта монтируется в металлостеклянном корпусе TO-46 с торцевым расположением фотодатчика или в пластмассовом корпусе с боковым расположением фотодатчика. Цифровой выход используется для обнаружения движения или для создания на его базе энкодеров. Основные характеристики этих детекторов приведены в табл. 4.

Таблица 4. Оптические детекторы с триггером Шмитта

Наименование/ Характеристики	Тип корпуса	Материал корпуса	Диаграмма направленности, °	Порог включения	Выходная логика	Напряжение питания, В	Способ монтажа	Тип выводов
SD5600	TO-46 с линзовым куполом	Металл	12	2,5 мВт/см² max.	Буфер	4,5...16	Крепежное отверстие	Круглые выводы d=0,46 мм
SD5610	TO-46 с линзовым куполом	Металл	12	2,5 мВт/см² max.	Инвертер	4,5...16	Крепежное отверстие	Круглые выводы d=0,46 мм
SD5620	TO-46 с линзовым куполом	Металл	12	0,25 мВт/см²	Буфер	4,5...16	Крепежное отверстие	Круглые выводы d=0,46 мм
SD5630	TO-46 с линзовым куполом	Металл	12	0,25 мВт/см²	Инвертер	4,5...16	Крепежное отверстие	Круглые выводы d=0,46 мм
SD8600	Боковой детектор	Пластмасса	50	2,5 мВт/см² max.	Буфер	4,5...12	Крепежное отверстие	Квадратные выводы 0,51 мм
SD8610	Боковой детектор	Пластмасса	50	2,5 мВт/см² max.	Инвертер	4,5...12	Крепежное отверстие	Квадратные выводы 0,51 мм

Переходя к ИК-датчикам и энкодерам от Honeywell S&C, отметим, что они конструируются из уже имеющихся стандартных ИК-излучателей и ИК-приемников того же производителя. Например, отражательные датчики серии HOA0149 созданы на базе светодиода SEP8505 и фототранзистора SDP8405.

ИК-датчики

Инфракрасные датчики (рис. 4) положения, выпускаемые Honeywell S&C бывают просветного и отражательного типов.

Рис. 4. ИК-датчик положения HOA0708-001 с одиночным ИК-фототранзистором в качестве приемника

Датчики просветного типа

Эти датчики могут иметь в качестве ИК-фотоприемника как одиночный элемент - фототранзистор (простой или составной) или фотодиод, так и содержать в своей схеме усилитель, встроенный триггер Шмитта и выходные каскады различных типов. Датчики просветного типа выпускаются в разнообразных корпусах с различными вариантами крепления, различной шириной рабочего просвета и различным размером апертурной щели. Корпуса могут быть как металлическими, так и пластмассовыми. Детектор срабатывает, если в оптическом промежутке между излучателем и приемником оказывается непрозрачный предмет.

В табл. 5. читатель может видеть характеристики некоторых успешно применяющихся на российском рынке типичных представителей семейства просветных датчиков, выпускаемых Honeywell S&C, как с триггером Шмитта, так и без него. По другому ИК-датчики, содержащие в своем составе триггер Шмитта, называются в таком контексте интегрированными, чтобы подчеркнуть их отличие от датчиков, где приемником является простейший элемент - фотодиод, фототранзистор (одиночный, либо составной дарлингтоновский).

Таблица 5. Датчики просветного типа различных типов

Наименование/ Характеристики	Степень интеграции	Аппертура	Ширина слота, мм	Выходная логика	Длительность фронта/спада, нс	Световой ток, мА	Способ монтажа	Способ подключения
HOA0825	Неинтегрированные	d=1,52 мм	4,19	При перекрытии просвета – высокий выходной сигнал на выходе фототранзистора	15	0,5	Монтажное отверстие в корпусе датчика/через отверстия платы	Квадратные выводы 0,51 мм
HOA086X		1,52x1,27 мм²	3,18		15	1	Монтажное отверстие в корпусе датчика/через отверстия платы	Квадратные выводы 0,51 мм
HOA1874		d=1,52 мм	3,05		15	1,8	Монтажное отверстие в корпусе датчика	Квадратные выводы 0,51 мм
HOA1877		d=1,52 мм	9,53		15	0,5	Монтажное отверстие в корпусе датчика	Круглые выводы d=0,46 мм
HOA698X/ HOA699X	Интегрированные	1,52x0,25 мм²; 1,52x1,27 мм²	3,18	Буфер/инвертер	70/70	–	Монтажное отверстие в корпусе датчика/в отверстия платы	Выводы в виде проводов
HOA0963-T51	Интегрированные	1,52x0,25 мм²; 1,52x1,27 мм²	3,18	Буфер/инвертер	60/15	–	Монтажное отверстие в корпусе датчика/в отверстия платы	Квадратные выводы 0,51 мм

Характерный представитель просветных датчиков без триггера Шмитта - датчик HOA1874 содержит ИК светодиод SE1450/SEP8506 SD1440/SDP8406 (HOA1874-001, -002, -011, -012) или составной фототранзистор SD1410/SDP8106 (HOA1874-003, -013) помещенные в черный термопластиковый корпус. Датчики HOA1874-001, -002 и -003 имеют диаметр апертуры детектора 1,27 мм и используют компоненты в металлических корпусах, а датчики HOA1874-011, -012 и -013 имеют диаметр апертуры детектора 1,52 мм и выполнены из деталей в пластмассовых корпусах. Корпуса датчиков HOA1874-001, 002, 003 изготавливаются из ацетал-кополимера, а датчиков HOA1874-011, 012, 013 - из полиэстера.

Датчики просветного типа с триггером Шмитта состоят из расположенных друг напротив друга ИК-светодиода и фотодетектора с триггером Шмитта, помещенных в черный пластмассовый корпус. Выход фотодетектора переключается, когда поток излучения от светодиода перекрывается каким-либо непрозрачным предметом. Фотодетектор состоит из фотодиода, усилителя, стабилизатора напряжения и триггера Шмитта, сигнал с которого поступает на выходную ступень, представляющую собой NPN-транзистор с нагрузочным резистором сопротивлением 10 кОм, каскад с ОК или двухтактный каскад. Триггер Шмитта обеспечивает четкое однократное срабатывание датчика при прерывании оптического пути непрозрачным объектом.

Рассмотрим серию датчиков HOA096X/097X, имеющих триггер Шмита в своей конструкции. Здесь, в зависимости от конкретного наименования, имеется возможность выбора трех параметров датчика: размера апертуры детектора, конфигурации крепежных петель, материала корпуса. Выход датчика совместим с TTL-уровнями. Датчик обеспечивает высокую точность позиционирования объекта и может использоваться при большом уровне фоновой засветки.

Алгоритм работы:

Буфер- Если оптический путь заблокирован, то выход находится в состоянии с низким уровнем.
Инвертор- Если оптический путь заблокирован, то выход находится в состоянии с высоким уровнем.

Приборы HOA096X/097X могут применяться в датчиках присутствия, датчиках движения, энкодерах положения, датчиках границ и краев объекта, детекторах движения и счетчиках.

Датчики отражательного типа

Датчики отражательного типа имеют аналоговый выход за счет используемого в них фототранзистора и размещаются в литом корпусе. Используются в случае, если необходимо размещение излучателя и детектора не с разных сторон, как у просветных датчиков, а с одной стороны от обнаруживаемого объекта, который не является непрозрачным, или необходимо определение присутствия/положения объекта. Датчики выпускаются как с металлическими, так и с пластиковыми компонентами в зависимости от типа корпуса. Корпуса датчиков легко растворимы в хлороуглеродах и кетонах, поэтому для их очистки рекомендуется использовать метиловый или изопропиловый спирт (это относится также и к пластиковым энкодерам, о которых пойдет речь ниже). Некоторые примеры из известных отражательных ИК-датчиков Honeywell S&C приведены в таблице 6.

Таблица 6. Датчики отражательного типа

Наименование/ Характеристики	Световой ток, мА	Прямой ток, мА	Оптимальная точка отклика, мм	Способ монтажа	Тип выводов
HLC1395	0,6	10	1,02	Печатный	Квадратные выводы 0,51 мм
HOA0149	1	40	3,80	Печатный или через отверстие d=2,16 мм
HOA0708	0,2	40	3,81	Печатный или 3,30х6,60 мм² эллипт. отверстие
HOA1397	0,7	20	12,7	Печатный
HOA1404	0,8	30	5,08	В отверстие платы
HOA1405	0,8	30	5,08	В отверстие платы

Датчики серии HOA0708/0709 содержат ИК-светодиод и кремниевый NPN-фототранзистор (HOA0708-001, -011), или составной фототранзистор (HOA0709-001, -011), установленные рядом в одном корпусе таким образом, что их оптические оси пересекаются. Датчик отвечает на излучение ИК-светодиода только в том случае, если в их поле зрения появляется отражающий объект. В конструкцию HOA0708-011 и HOA0709-011 входят просветные ИК-фильтры для минимизации помех от фоновой засветки и имеют гладкие оптические поверхности для предотвращения оседания пыли. Датчики HOA0708/0709 имеют литые пластмассовые корпуса.

Имеются датчики с выходным каскадом на обычном или составном транзисторе. Они снабжены фильтрами от фоновой засветки и пыли. Для максимального отклика можно осуществлять фокусировку.

Датчик HOA1404 состоит из ИК-светодиода SE1450 и кремниевого NPN-фототранзистора SD1440 (HOA1404-001, -002) или составного фототранзистора SD1410 (HOA1404-003), расположенных на одной стороне корпуса и имеющих пересекающиеся оптические оси. Имеет черный корпус из термопластика. Детектор отвечает на ИК-излучение от источника, только если в его поле зрения появляется отражающий предмет. Датчики серии HOA1404 изготовлены в металлическом корпусе.

На сегодняшний день ИК-датчики различных типов широко распространены и находят применение в принтерах и копирах, измерительных системах и системах хранения данных, в системах управления движением, сканерах, системах автоматических транзакций, сканерах штрих-кодов, датчиках падения, медицинском оборудовании

Энкодеры

Энкодеры Honeywell S&C построены на просветном принципе (рис. 5).

Рис. 5. ИК-энкодер HOA0901-011 с триггером Шмитта

Функциональная схема их организации представлена на рис. 6.

Рис. 6. Функциональная схема ИК-энкодеров

Они могут иметь как собственный встроенный излучатель, так и быть рассчитанными на применение внешнего излучателя. В последнем случае энкодер состоит из одного лишь ИК-датчика-энкодера, который от обычного ИК-датчика отличается тем, что имеет в своем составе схему, позволяющую анализировать сдвиг по времени от поступающих световых импульсов (см. рис. 7).

Основные характеристики энкодеров различных типов представлены в таблице 7.

Таблица 7. Характеристики некоторых энкодеров

Класс энкодера	Датчики энкодеров		Просветные энкодеры
Модель энкодера	HLC2701	HLC2705	HOA0901	HOA0902
Тип	Чувствительный элемент на боковой поверхности корпуса	Чувствительный элемент на боковой поверхности корпуса	Просветный
Разрешающая способность,мм	0,03	0,46	0,03	0,46
Ширина тахо-импульса, мс	—	3...20	—	3...20
Активный уровень тахо-импульса, В	—	0,4	—	0,4
Время нарастания/спада выходного сигнала, нс	100	—	100	—
Напряжение питания, В	4,5...5,5
Пособ монтажа	Через отверстия в плате	Через отверстия в плате	Два отверстия в корпусе (-012) или на печатную плату (-011)	Два отверстия в корпусе (-012) или на печатную плату (-011)
Тип контактов	Квадратные выводы 0,51 мм

«Половинки» энкодеров, состоящие только из приемников

Датчики энкодеров представляют собой монолитные ИС, состоящие из трех фотодиодов, усилителей и триггеров Шмитта в выходной ступени. На выходе ИС устанавливаются NPN-транзисторы с внутренними нагрузочными резисторами сопротивлением 10 кОм. В состав ИС входит схема температурной компенсации мощности светодиода. На выходе энкодеры выдают два сигнала о характере перемещений отверстий диска или линейки, движущихся в просвете между излучателем и приемником (а эти диск или линейка, в свою очередь, соединенны с объектом, перемещение которого отслеживается). В зависимости от конструкции энкодера, этими двумя выходными сигналами являются либо смещенные по фазе друг относительно друга последовательности трапецеидальных импульсов, либо сигнал направления и последовательность тахоимпульсов. Ширина таких тахо-импульсов показана в таблице 7 (разумеется только для тех энкодеров, которые такие импульсы выдают).

Просветные энкодеры

Просветные энкодеры состоят из ИК-светодиода, напротив которого установлены три оптических датчика, помещенных в пластмассовый корпус. За один механический цикл прерывателя такой детектор генерирует два электрических импульса. Выходные сигналы дают информацию о скорости и направлении движения. Цифровой выход можно использовать как датчик присутствия или движения.

Например, датчик HOA0901, размещенный в черном термопластовом корпусе, содержит двухканальную ИС детектора HLC2701 и ИК-светодиод SEP8506. Типичное применение датчика - использование с прерывателем в виде диска с отверстиями (кодовый диск) для кодирования величины и направления вращения. Датчик используется в линейных и вращающихся энкодерах, в том числе в оптических мышах. На каждый механический цикл прерывателя генерируется по два электрических импульса, которые могут давать информацию о скорости и направлении.

ИС детектора содержит два светодиода, усилители и триггер Шмитта. На выходах установлены NPN-транзисторы с нагрузочными резисторами сопротивлением 10 кОм, что позволяет непосредственно управлять TTL-нагрузками. ИС снабжена схемой компенсации изменения выходной мощности ИК светодиода при изменении температуры. Оптически чувствительные области ИС имеют размер 0,203 мм в ширину и 0,381 мм в высоту с промежутком 0,0254 мм, при этом межцентровое расстояние составляет 0,229 мм, а общая ширина зоны чувствительности 0,432 мм.

Основное применение энкодеры находят в качестве основы для конструирования систем кодирования перемещений и вращения. Например, они используются в линейных и вращающихся энкодерах, в том числе - в оптических мышах и системах управления перемещением манипуляторов роботов.