kategorier: Udvalgte artikler » Praktisk elektronik
Antal visninger: 127164
Kommentarer til artiklen: 5
Fotosensorer og deres anvendelse
Hvad er fotosensorer
I forskellige elektroniske enheder, hjemme- og industriel automatiseringsenheder, forskellige amatørradiodesign fotosensorer bruges meget vidt. Enhver, der nogensinde har demonteret en gammel computermus, som det blev kaldt en "komovskaya", med en kugle indeni, må have set hjul med åbninger spinde i sporene til fotosensoren.
Disse fotosensorer kaldes fotoafbrydere - afbryd lysstrømmen. På den ene side af en sådan sensor er en kilde - lysdiodesom regel infrarød (IR) med en anden fototransistor (for at være mere præcis, to fototransistorer, i nogle modeller af fotodioden, til også at bestemme rotationsretningen). Når hjulet drejes med åbninger ved fotosensorens udgang, opnås elektriske impulser, hvilket er information om dette hjulets vinkelposition. Sådanne enheder kaldes kodere. Desuden kan koderen kun være en kontakt, husk hjulet på en moderne mus!
Fotoafbrydere bruges ikke kun i “mus”, men også i andre enheder, f.eks. Hastighedsfølere af en eller anden mekanisme. I dette tilfælde bruges en enkelt fotosensor, fordi rotationsretningen ikke kræves bestemt.
Hvis du af en eller anden grund, oftest til reparation, klatrer ind i andre elektroniske enheder, kan der findes fotosensorer i printere, scannere og kopimaskiner, i cd-drev, i DVD-afspillere, videokassetoptagere, videokameraer og andet udstyr.
Så hvad er fotosensorer, og hvad er de? Bare se, uden at gå ind i halvledernes fysik, ikke forstå formlerne og ikke give udtryk for uforståelige ord (rekombination, resorption af minoritetsbærere), der kaldes "på fingrene", hvordan disse fotosensorer fungerer.
Figur 1. Photo Interrupter
photoresistor
Alt er klart med ham. Da en almindelig konstant modstand har en ohmisk modstand, spiller forbindelsesretningen i kredsløbet ikke en rolle. Kun i modsætning til en konstant modstand ændrer den modstanden under påvirkning af lys: når den er oplyst, aftager den flere gange. Antallet af disse "gange" afhænger af fotoresistorens model, primært af dens mørke modstand.
Strukturelt set er fotoresistorerne et metalhus med et glasvindue, gennem hvilket en grålig-farvet plade med et zigzagspor er synlig. Senere modeller blev udført i en plastkasse med en gennemsigtig top.
Hastigheden for fotoresistorer er lav, så de kun kan arbejde på meget lave frekvenser. Derfor bruges de næsten aldrig i nye udviklinger. Men det sker, at i processen med at reparere gammelt udstyr, skal de mødes.
For at kontrollere fotoresistorens helbred er det nok at kontrollere dens modstand med et multimeter. I fravær af belysning skal modstanden være stor, for eksempel har fotoresistor SF3-1 en mørk modstand i henhold til referencedataene på 30MΩ. Hvis den er tændt, falder modstanden til et par KOhms. Fotoresistorens udseende er vist i figur 2.
Figur 2. Fotoresistor SF3-1
fotodioder
Meget lig en konventionel ensretterdiode, hvis ikke for egenskaben ved at reagere på lys. Hvis du "ringer" til det med en tester, er det bedre at bruge en opdateret switch, så i fravær af belysning vil resultaterne være de samme som for en konventionel diode: i fremadretning viser enheden en lille modstand, og i modsat retning vil enhedens pil næppe svinge.
De siger, at dioden er tændt i den modsatte retning (dette punkt skal huskes), så strømmen ikke går igennem den. Men hvis fotodioden i denne optagelse lyser med en pære, vil pilen pludselig skynde sig til nulmærket.Denne funktionsmåde for fotodioden kaldes fotodiode.
Fotodioden har også en fotovoltaisk funktionsmåde: når lys rammer den, kan den ligesom solbatteri, producerer en svag spænding, som, hvis den styrkes, kan bruges som et nyttigt signal. Men oftere bruges fotodioden i fotodiode-tilstand.
Fotodioderne i det gamle design i udseende er en metalcylinder med to ledninger. På den anden side er et glaslinse. Moderne fotodioder har et hus lavet af gennemsigtig plast, nøjagtigt det samme som lysdioder.
Fig. 2. Fotodioder
phototransistors
I udseende kan de simpelthen ikke skelnes fra lysdioder, den samme sag er lavet af gennemsigtig plastik eller en cylinder med et glas i slutningen, og derfra er der to udgange - en opsamler og en emitter. Fototransistoren ser ikke ud til at have brug for en basisudgang, fordi indgangssignalet til den er lysfluxen.
Selvom nogle fototransistorer stadig har en basisudgang, som ud over lys også tillader transistoren at blive styret elektrisk. Dette kan findes i nogle transistor-optokoblere, for eksempel AOT128 og importeret 4N35, som i det væsentlige er funktionelle analoger. En modstand er forbundet mellem basen og emitteren fra fototransistoren for let at dække fototransistoren, som vist i figur 4.
Figur 3. Fototransistor
Vores optocoupler "hænger" normalt 10-100KΩ, mens den importerede "analoge" har ca. 1MΩ. Hvis du sætter endnu 100K, fungerer det ikke, transistoren er bare tæt lukket.
Sådan kontrolleres en fototransistor
En fototransistor kan blot kontrolleres af en tester, selvom den ikke har en basisudgang. Når en ohmmeter er tilsluttet i en hvilken som helst polaritet, er modstanden for kollektors emitterafsnittet ret stor, da transistoren er lukket. Når lys med tilstrækkelig intensitet og spektrum får på linsen, vil ohmmeteren vise lidt modstand - transistoren åbnede, hvis det naturligvis var muligt at gætte polariteten i testforbindelsen. Faktisk ligner denne opførsel en konventionel transistor, kun den åbnes med et elektrisk signal, og denne med en lysstrøm. Ud over intensiteten af lysfluxen spiller dens spektrale sammensætning en vigtig rolle. For transistortestfunktioner, se her.
Let spektrum
Fotosensorer er typisk indstillet til en specifik bølgelængde af lysstråling. Hvis dette er infrarød stråling, reagerer en sådan sensor ikke godt på blå og grønne lysdioder, god nok til rød, en glødelampe og naturligvis til infrarød. Det accepterer heller ikke lys fra lysstofrør. Derfor kan grunden til den dårlige drift af fotosensoren simpelthen være et upassende spektrum af lyskilden.
Det blev skrevet ovenfor, hvordan man ringer til en fotodiode og en fototransistor. Her skal du være opmærksom på en så tilsyneladende bagatell som typen af måleenhed. I et moderne digitalt multimeter, i tilstanden af halvlederkontinuitet, er plus det samme sted som ved måling af jævnspænding, dvs. på den røde ledning.
Resultatet af målingen vil være spændingsfaldet i millivolt ved p-n-krydset i retning fremad. Som regel er dette tal i området 500 - 600, der ikke kun afhænger af typen af halvlederenhed, men også af temperaturen. Med stigende temperatur falder dette tal med 2 for hver grad Celsius, hvilket skyldes temperaturmodstandskoefficienten for TCS.
Når der bruges en pointer-tester, skal det huskes, at i modstandsmålingstilstanden er det positive output på minus i spændingsmålingstilstanden. Med sådanne kontroller er det bedre at belyse fotosensorerne med en glødelampe på kort afstand.
Parring af fotosensoren med en mikrokontroller
For nylig har mange radioentusiaster været meget interesserede i at designe robotter. Oftest er det noget, der er tilsyneladende primitivt, som en kasse med batterier på hjul, men frygtelig smart: hører alt, ser alt, går rundt på forhindringer.Han ser alt bare på grund af fototransistorer eller fotodioder, og måske endda fotoresistorer.
Alt er meget enkelt her. Hvis dette er en fotoresistor, er det nok at forbinde den, som angivet i diagrammet, og i tilfælde af en fototransistor eller fotodiode, for ikke at forveksle polariteten, "ring" dem først, som beskrevet ovenfor. Det er især nyttigt at udføre denne handling, hvis dele ikke er nye, skal du sørge for, at de er egnede. Tilslutning af forskellige fotosensorer til mikrocontroller vist i figur 4.
Figur 4. Skemaer til tilslutning af fotosensorer til en mikrocontroller
Let måling
Fotodioder og fototransistorer har lav følsomhed, høj ikke-linearitet og et meget snævert spektrum. Hovedanvendelsen af disse fotoenheder er at arbejde i nøgletilstand: tændt. Derfor er oprettelsen af lysmålere på dem ret problematisk, skønt de tidligere i alle analoge lysmålere blev brugt netop disse fotosensorer.
Men heldigvis står nanoteknologi ikke stille, men går fremad med spring og grænser. For at måle belysningen "der har de" oprettet en specialiseret chip TSL230R, som er en programmerbar konverter for lysfrekvens.
Eksternt er enheden en chip i et DIP8 etui lavet af gennemsigtig plast. Alle indgangs- og udgangssignaler i niveau er kompatible med TTL - CMOS-logik, hvilket gør det nemt at parre konverteren med enhver mikrokontroller.
Ved hjælp af eksterne signaler kan du ændre følsomheden på henholdsvis fotodioden og skalaen for udgangssignalet 1, 10, 100 og 2, 10 og 100 gange. Afhængigheden af frekvensen af udgangssignalet på belysningen er lineær, der spænder fra fraktioner af en hertz til 1 MHz. Skala- og følsomhedsindstillinger udføres ved at levere logiske niveauer til kun 4 input.
Mikrokredsløbet kan introduceres i mikroforbrugstilstand (5 μA), for hvilken der er en separat konklusion, skønt den ikke er særlig voldsom i driftsform. Med en forsyningsspænding på 2,7 ... 5,5 V er strømforbruget ikke mere end 2 mA. Til betjening af chip kræver ingen ekstern spænding, bortset fra at den blokerende kondensator for strøm.
Faktisk er det nok at tilslutte en frekvensmåler til mikrokredsløbet og få belysningsaflæsninger, ja, tilsyneladende i nogle UE'er. I tilfælde af anvendelse af mikrokontrolleren med fokus på udgangssignalets frekvens kan du styre belysningen i rummet eller simpelthen ved hjælp af "tænd / sluk" -princippet.
TSL230R er ikke den eneste lysmåler. Endnu mere avancerede er Maxim MAX44007-MAX44009 sensorer. Deres dimensioner er mindre end TSL230R, strømforbruget er det samme som for andre sensorer i dvaletilstand. Hovedformålet med sådanne lyssensorer er brugen i batteridrevne enheder.
Fotosensorer kontrollerer belysning
En af de opgaver, der udføres ved hjælp af fotosensorer, er lysstyring. Sådanne ordninger kaldes foto relæ, oftest er dette en enkel inkludering af belysning i mørke. Til dette formål har mange amatører udviklet mange kredsløb, hvoraf nogle vil vi overveje i den næste artikel.
Fortsættelse af artiklen: Fotorelæ-ordninger til lysstyring
Se også på elektrohomepro.com
: