光電倒置開關研制及可靠性分析

引言

　　存儲測試系統(tǒng)的上電方式是一個非常重要的環(huán)節(jié)。倒置開關是存儲測試系統(tǒng)的關鍵部件，針對存儲測試技術對測試系統(tǒng)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(xiàn)由于光電倒置開關不能正常輸出上電信號而使測試系統(tǒng)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(huán)境中能夠正常上電，設計了一套開關可靠性檢測系統(tǒng)，為放入式電子測壓器選擇光電倒置開關提供了支持。

　　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(fā)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(nèi)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(nèi)。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(fā)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(yōu)點。紅外發(fā)光二極管作為發(fā)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(fā)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(fā)射二極管開始發(fā)出紅外線，當小鋼球沒有擋住發(fā)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(fā)射二極管的光線，接收三極管接收不到光，從而開關斷開。

　　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(nèi)腔具有兩個錐度腔，根據(jù)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(tài)的轉換情況如圖2 所示。

　　圖2 中心線旋轉一周開關狀態(tài)的角度圖

　　根據(jù)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(tǒng)的測試信號的特性，也為驗證檢測系統(tǒng)的準確性提供了依據(jù)。