- 探討光電倒置開關及其可靠性研究
- 紅外發光二極管作為發射器把電信號轉換為紅外光信號
- 選用與紅外發光二極管配套的光敏三極管
針對存儲測試技術對測試系統低功耗的要求，研制了微型光電倒置開關。與光電開關相似，此種開關具有低電壓驅動、低功率損耗、微小體積、抗干擾，其工作時不需要人為接觸操作。在放入式電子測壓器實際測試過程中，時常出現由于光電倒置開關不能正常輸出上電信號而使測試系統無法工作的問題，可見光電倒置開關的可靠性直接決定了電子測壓器的可靠性。為了保證電子測壓器在高溫、高壓、高沖擊的實測環境中能夠正常上電，設計了一套開關可靠性檢測系統，為放入式電子測壓器選擇光電倒置開關提供了支持。
引言
存儲測試系統的上電方式是一個非常重要的環節。許多測試都是在保溫一定時間后進行的，而測試裝置都是在保溫前放到被測物體中，這就要求在保溫過程中使測試裝置的功耗降到最低，倒置開關的作用就是在物體保溫的過程中測試系統不工作，而在測試前通過倒置開關使測試系統上電工作，從而達到低功耗，使測試系統在工作時能正常運行。
倒置開關是存儲測試系統的關鍵部件，它的可靠性決定了存儲測試系統的可靠性，直接關系整個實驗的成敗。
本文研究了一種光電倒置開關，并設計一套完整的可靠性檢測系統，有效分析了光電倒置開關的可靠性。
1 光電倒置開關
1.1 光電倒置開關的組成
光電倒置開關是由一個發射管和一個接收管安裝固定在同一個對光基線的殼體上，在殼體的內腔中裝有小鋼球，外部由電路模塊做出響應，這3 部分被封裝在同一個小體積的機械筒體內。光電倒置開關結構如圖1 所示。
圖1 光電倒置開關結構圖
紅外發光二極管具有能耗小，響應速度快，抗干擾能力、可靠耐用等優點。紅外發光二極管作為發射器把電信號轉換為紅外光信號，光敏三極管作為接收器，接收紅外光信號再將紅外光信號轉換為電信號。在本微型開光設計過程中選用與紅外發光二極管配套的光敏三極管。
1.2 光電倒置開關的工作過程
當光電倒置開關接通電源后，發射二極管開始發出紅外線，當小鋼球沒有擋住發射管的光線，接收三極管接受到光，輸出有效信號。此信號通過電路轉換部分將電平拉高，從而使開關導通；隨著倒置過程的開始，小鋼球跌落，擋住發射二極管的光線，接收三極管接收不到光，從而開關斷開。
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1.3 光電倒置開關的波形理論
機械殼體對于光電倒置開關來說是最為重要的部分，殼體的內腔具有兩個錐度腔，根據機械殼體的結構，光電倒置開關倒置一周（旋轉360°）的工作狀態的轉換情況如圖2 所示。
圖2 中心線旋轉一周開關狀態的角度圖
根據上述，可以得出在光電倒置開關工作一個周期的波形圖。波形示意圖如圖3 所示。從光電倒置開關工作的理論波形圖可以看出，一個開關工作一個周期（旋轉倒置360°）的理想占空比是251.5/360，這就是光電倒置開關檢測系統的測試信號的特性，也為驗證檢測系統的準確性提供了依據。
圖3 光電倒置開關工作一個周期的波形圖
2 光電倒置開關檢測系統設計
2.1 檢測系統的總體結構
光電倒置開關的檢測系統是由小功率調速電機、固定光電倒置開關和電路模塊的轉筒以及電路模塊所組成的。圖4 是檢測系統的總體結構框圖，該圖表明了各部分之間的關系。
圖4 檢測系統的總體結構框圖
當系統裝配好后，接上電源進入低功耗態；在小功率電機的旋轉過程中，當檢測系統的光敏三極管感應到發光二極管發出的光時，檢測系統被觸發，系統開始循環采樣并把轉換的結果存儲到外部Flash中；當Flash 內的數據達到設計的存儲容量時，系統停止采樣檢測系統進入等待讀出態。
