Kategorijos: Teminiai straipsniai » Praktinė elektronika
Peržiūrų skaičius: 127164
Straipsnio komentarai: 5
Fotosensoriai ir jų taikymas
Kas yra fotojutikliai
Įvairiuose elektroniniuose prietaisuose, namų ir pramonės automatikos įrenginiuose, įvairiuose radijo mėgėjų projektuose fotojutikliai yra naudojami labai plačiai. Kiekvienas, kuris kada nors išardė seną kompiuterinę pelę, vadinamą „komovskaja“, kurios viduje yra rutulys, privalo būti matęs ratus su plyšiais, besisukančiais fotojutiklių angose.
Šie fotojutikliai yra vadinami nuotraukų pertraukikliai - nutraukti šviesos srautą. Vienoje tokio jutiklio pusėje yra šaltinis - LEDpaprastai infraraudonųjų spindulių (IR) ryšiu su kitu fototransistoriumi (tiksliau tariant, dviem fototranzistais, kai kuriuose fotodiodo modeliuose taip pat nustatykite sukimosi kryptį). Kai ratas sukamas su tarpais fotojutiklio išvestyje, gaunami elektriniai impulsai, tai yra informacija apie paties rato kampinę padėtį. Tokie įtaisai vadinami kodavimo įrenginiais. Be to, kodavimo įrenginys gali būti tik kontaktas, atsiminkite modernios pelės ratą!
Foto pertraukikliai naudojami ne tik „pelėse“, bet ir kituose prietaisuose, pavyzdžiui, kai kurių mechanizmų greičio jutikliuose. Šiuo atveju naudojamas vienas fotojutiklis, nes nebūtina nustatyti sukimosi krypties.
Jei dėl kokių nors priežasčių, dažniausiai taisydami, lipkite į kitus elektroninius prietaisus, tada nuotraukų jutiklius galite rasti spausdintuvuose, skaitytuvuose ir kopijuokliuose, kompaktiniuose diskuose, DVD grotuvuose, vaizdo kasečių įrašymo įrenginiuose, vaizdo kamerose ir kitoje įrangoje.
Taigi, kas yra fotojutikliai, ir kas jie yra? Pažiūrėkite, nesigilindami į puslaidininkių fiziką, nesuprasdami formulių ir neištardami nesuprantamų žodžių (rekombinacija, mažumų nešėjų rezorbcija), vadinamų „ant pirštų“, kaip veikia šie fotojutikliai.
1 pav. Foto pertraukiklis
Fotorezistorius
Su juo viskas aišku. Kadangi įprastas nuolatinis rezistorius turi omų varžą, jungimo kryptis grandinėje nevaidina reikšmės. Tik skirtingai nuo nuolatinio rezistoriaus, jis keičia varžą veikiant šviesai: apšviestas jis kelis kartus sumažėja. Šių „kartų“ skaičius priklauso nuo fotorezistoriaus modelio, visų pirma nuo jo tamsiosios varžos.
Iš esmės fotorezistoriai yra metalinis dėklas su stikliniu langu, pro kurį matoma pilkšvos spalvos plokštė su zigzago takeliu. Vėliau modeliai buvo atlikti plastikiniame dėkle su permatomu viršumi.
Fotorezistorių greitis yra mažas, todėl jie gali dirbti tik labai žemu dažniu. Todėl naujovėse jie beveik niekada nenaudojami. Bet atsitinka taip, kad remontuodami seną įrangą jie turės susitikti.
Norint patikrinti fotorezistoriaus sveikatą, pakanka patikrinti jo atsparumą multimetru. Jei nėra apšvietimo, varža turėtų būti didelė, pavyzdžiui, fotorezistorius SF3-1 turi tamsią varžą pagal pamatinius duomenis 30MOhm. Jei jis užsidega, pasipriešinimas sumažės iki kelių KOhms. Fotorezistoriaus išvaizda parodyta 2 paveiksle.
2 pav. Fotorezistorius SF3-1
Fotodiodai
Labai panašus į įprastą lygintuvo diodą, jei ne tas, kuris reaguoja į šviesą. Jei jį „suskambėsite“ su testeriu, geriau naudoti šiuolaikišką jungiklį, tada, jei nėra apšvietimo, rezultatai bus tokie patys kaip ir įprasto diodo atveju: į priekį įtaisas parodys nedidelį pasipriešinimą, o priešinga kryptimi prietaiso rodyklė vargu ar pajudės.
Jie sako, kad diodas yra įjungtas priešinga kryptimi (šį tašką reikia atsiminti), todėl srovė per jį nepraleidžia. Bet, jei į šį įtraukimą fotodiodas bus apšviestas lempute, rodyklė staiga nubėgs iki nulio.Šis fotodiodo veikimo būdas vadinamas fotodiodu.
Fotodiodas taip pat turi fotovoltinį veikimo režimą: kai į jį patenka šviesa, jis patinka saulės baterija, sukuria silpną įtampą, kuri, sustiprėjus, gali būti naudojama kaip naudingas signalas. Bet dažniausiai fotodiodas naudojamas fotodiodo režimu.
Senos konstrukcijos fotodiodai yra metalinis cilindras su dviem laidais. Kita vertus, yra stiklinis objektyvas. Šiuolaikinių fotodiodų korpusas yra pagamintas iš skaidraus plastiko, visiškai toks pat kaip LED.
Fig. 2. Fotodiodai
Fototransistoriai
Išvaizda jie tiesiog neišsiskiria iš šviesos diodų, tas pats korpusas yra pagamintas iš skaidraus plastiko arba cilindro, kurio gale yra stiklas, o iš jo yra du išėjimai - kolektorius ir emiteris. Panašu, kad fototransistoriui nereikia pagrindinio išėjimo, nes jo įvesties signalas yra šviesos srautas.
Nors kai kurie fototranzistoriai vis dar turi bazinę išvestį, kuri, be šviesos, taip pat leidžia valdyti tranzistorių elektra. Tai galima rasti kai kuriuose tranzistorių optronuose, pavyzdžiui, AOT128 ir importuotuose 4N35, kurie iš esmės yra funkciniai analogai. Tarp pagrindo ir fototranzistoriaus emiterio yra prijungtas rezistorius, kad fototransistorius šiek tiek uždengtų, kaip parodyta 4 paveiksle.
3 pav. Fototransistorius
Mūsų optinis jungiklis paprastai „kabo“ 10–100 KΩ, o importuotas „analogas“ turi apie 1 MΩ. Jei įdėsite net 100K, jis neveiks, tranzistorius yra tiesiog sandariai uždarytas.
Kaip patikrinti fototranzistorių
Fototranzistorių gali tiesiog patikrinti testeris, net jei jis neturi bazinės išvesties. Kai bet kurio poliškumo atžvilgiu yra prijungtas omometras, kolektoriaus - emiterio sekcijos varža yra gana didelė, nes tranzistorius uždarytas. Kai į objektyvą pateks pakankamo intensyvumo ir spektro šviesa, ommetris parodys nedidelį pasipriešinimą - tranzistorius atsidarė, jei, žinoma, buvo galima atspėti testerio jungties poliškumą. Tiesą sakant, toks elgesys primena įprastą tranzistorių, tik jis atsidaro elektriniu signalu, o šis - šviesos srautu. Be šviesos srauto intensyvumo, svarbų vaidmenį vaidina jo spektrinė sudėtis. Dėl tranzistoriaus bandymo ypatybių žr čia.
Šviesos spektras
Paprastai fotojutikliai yra pritaikomi tam tikram šviesos spinduliavimo bangos ilgiui. Jei tai yra infraraudonųjų spindulių spinduliuotė, tada toks jutiklis nelabai reaguoja į mėlynos ir žalios spalvos šviesos diodus, pakankamai geras į raudoną, kaitinamąją lempą ir, žinoma, į infraraudonąją. Jis taip pat nepriima šviesos iš fluorescencinių lempų. Todėl blogo fotojutiklio veikimo priežastis gali būti tiesiog neteisingas šviesos šaltinio spektras.
Aukščiau buvo parašyta, kaip suskambėti fotodiodui ir fototranzistoriui. Čia turėtumėte atkreipti dėmesį į tokią iš pažiūros smulkmeną kaip matavimo prietaiso tipas. Šiuolaikiniame skaitmeniniame multimetre puslaidininkių tęstinumo režime pliusas yra toje pačioje vietoje kaip ir matuojant nuolatinę įtampą, t. ant raudonos vielos.
Matavimo rezultatas bus įtampos kritimas milivoltais p-n sankryžoje į priekį. Paprastai tai yra skaičiai nuo 500 iki 600, o tai priklauso ne tik nuo puslaidininkio įtaiso tipo, bet ir nuo temperatūros. Kylant temperatūrai, šis skaičius sumažėja 2 kiekvienam Celsijaus laipsniui, tai lemia TCS atsparumo temperatūrai koeficientas.
Kai naudojate rodyklės testerį, reikia atsiminti, kad pasipriešinimo matavimo režime teigiamas išėjimas yra minusas įtampos matavimo režime. Atliekant tokius patikrinimus, geriau apšviesti foto jutiklius artimoje vietoje esančia kaitrine lempa.
Foto jutiklio susiejimas su mikrovaldikliu
Pastaruoju metu daugelis radijo entuziastų labai susidomėjo kurdami robotus. Dažniausiai tai yra kažkas primityvaus, pavyzdžiui, dėžutė su baterijomis ant ratų, bet siaubingai protinga: viską girdi, viską mato, apeina kliūtis.Viską jis mato tik dėl fototranzistorių ar fotodiodų, o gal net ir fotorezistorių.
Čia viskas labai paprasta. Jei tai yra fotorezistorius, pakanka jį prijungti, kaip parodyta diagramoje, o fototransistoriaus ar fotodiodo atveju - kad nesupainiotumėte poliškumo, pirmiausia juos „suskambinkite“, kaip aprašyta aukščiau. Ypač naudinga atlikti šią operaciją, jei dalys nėra naujos, įsitikinkite, kad jos yra tinkamos. Įvairių foto jutiklių prijungimas prie mikrovaldiklis parodyta 4 paveiksle.
4 paveikslas. Fotojutiklių prijungimo prie mikrovaldiklio schemos
Šviesos matavimas
Fotodiodai ir fototranzistoriai turi mažą jautrumą, didelį netiesiškumą ir labai siaurą spektrą. Pagrindinis šių fotoaparatų pritaikymas yra darbas klavišų režimu: įjungtas - išjungtas. Todėl sukurti šviesos skaitiklius ant jų yra gana problematiška, nors anksčiau visuose analoginiuose šviesos matuokliuose jie buvo naudojami būtent šiais fotojutikliais.
Laimei, nanotechnologijos nestovi vietoje, o eina į priekį. Apšvietimui išmatuoti „ten jie sukūrė“ specialų lustą TSL230R, kuris yra programuojamas apšvietimo - dažnio keitiklis.
Išoriškai prietaisas yra lustas DIP8 dėkle, pagamintas iš skaidraus plastiko. Visi lygio įvesties ir išvesties signalai yra suderinami su TTL - CMOS logika, leidžiančia lengvai suporuoti keitiklį su bet kokiu mikrovaldikliu.
Naudodami išorinius signalus, galite pakeisti fotodiodo jautrumą ir išvesties signalo skalę atitinkamai 1, 10, 100 ir 2, 10 ir 100 kartų. Išėjimo signalo dažnio priklausomybė nuo apšvietimo yra tiesinė, pradedant nuo herco frakcijų iki 1 MHz. Mastelio ir jautrumo nustatymai atliekami pateikiant logikos lygius tik 4 įėjimams.
Mikroschema gali būti įjungta į mikro vartojimo režimą (5 μA), dėl kurios galima daryti atskirą išvadą, nors darbo režime tai nėra ypač akivaizdu. Esant 2,7 ... 5,5 V įtampai, srovės sunaudojimas yra ne didesnis kaip 2 mA. Lusto veikimui nereikia jokio išorinio surišimo, išskyrus tai, kad blokuojamas galios kondensatorius.
Tiesą sakant, pakanka prijungti dažnio matuoklį prie mikro grandinės ir gauti apšvietimo rodmenis, matyt, kai kuriuose UE. Naudodamiesi mikrovaldikliu, sutelkdami dėmesį į išėjimo signalo dažnį, galite valdyti apšvietimą kambaryje arba tiesiog „įjungti - išjungti“ principu.
TSL230R nėra vienintelis šviesos matuoklis. Dar tobulesni yra „Maxim MAX44007-MAX44009“ jutikliai. Jų matmenys yra mažesni nei „TSL230R“, energijos suvartojimas yra toks pat, kaip kitų jutiklių miego režime. Pagrindinis tokių šviesos jutiklių tikslas yra naudojimas akumuliatoriais maitinamuose įrenginiuose.
Fotosensoriai kontroliuoja apšvietimą
Viena iš užduočių, atliekama naudojant fotojutiklius, yra apšvietimo valdymas. Tokios schemos vadinamos foto relė, dažniausiai tai yra paprastas apšvietimo įtraukimas tamsoje. Šiuo tikslu daugelis mėgėjų sukūrė daugybę grandinių, kai kurias iš jų aptarsime kitame straipsnyje.
Straipsnio tęsinys: Apšvietimo valdymo nuotraukų relių schemos
Taip pat žiūrėkite tinklalapyje electro-lt.tomathouse.com
: