光電傳感器課件

1、光電傳感器光電傳感器光電器件光電器件外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。外發(fā)射的現(xiàn)象。外光電器件類型外光電器件類型光電管光電管光電倍增管光電倍增管光電管光電管光電管分真空光電管和充氣光電管光電管分真空光電管和充氣光電管惰性氣體惰性氣體光電管光電管主要用于：主要用于：分光光度計(jì)、分光光度計(jì)、 光電比色計(jì)等分析儀器光電比色計(jì)等分析儀器 和各種自動(dòng)裝置和各種自動(dòng)裝置 光電管陽極用細(xì)長的金屬絲彎成圓形或矩形光電管陽極用細(xì)長的金屬絲彎成圓形或矩形。當(dāng)陰極受到光線照射時(shí)，電子從陰極逸出，在電當(dāng)陰極受到光線照射時(shí)，電子從陰極逸出，

2、在電場(chǎng)作用下被陽極收集，形成光電流場(chǎng)作用下被陽極收集，形成光電流I I，該電流及負(fù)，該電流及負(fù)載電阻載電阻R RL L上的電壓將隨光照的強(qiáng)弱而改變，達(dá)到把上的電壓將隨光照的強(qiáng)弱而改變，達(dá)到把光信號(hào)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)變化的目的。光信號(hào)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)變化的目的。光電倍增管光電倍增管K為陰極，為陰極，D1D4為二次發(fā)射體，稱倍增極，為二次發(fā)射體，稱倍增極，A為陽為陽極，一般陽極和陰極之間的電壓為極，一般陽極和陰極之間的電壓為10002500V，兩相鄰倍增極之間的電壓為，兩相鄰倍增極之間的電壓為50100V。陽極最后收集到的電子數(shù)將達(dá)到陰極發(fā)射電子數(shù)的陽極最后收集到的電子數(shù)將達(dá)到陰極發(fā)射電子數(shù)的101

3、05 510106 6倍。倍。內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。分為光電導(dǎo)效或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。光敏電阻光敏電阻半導(dǎo)體材料制成一個(gè)電阻器件，使用時(shí)即可加直流電壓，半導(dǎo)體材料制成一個(gè)電阻器件，使用時(shí)即可加直流電壓，又可加交流電壓。無光照時(shí)，光敏電阻阻值（暗電阻）又可加交流電壓。無光照時(shí)，光敏電阻阻值（暗電阻）很大，受到一定波長范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）很大，受到一定波長范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減小，急劇減小， 在玻璃底板上均勻的涂上一層薄薄的半導(dǎo)體

4、物質(zhì)，稱為在玻璃底板上均勻的涂上一層薄薄的半導(dǎo)體物質(zhì)，稱為光導(dǎo)層。半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出光導(dǎo)層。半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出線端相連接，光敏電阻就是通過引出線端接入電路。線端相連接，光敏電阻就是通過引出線端接入電路。 我們選用的為內(nèi)光電效應(yīng)的傳感器。我們選用的為內(nèi)光電效應(yīng)的傳感器。名稱名稱圖形圖形光譜特性光譜特性工作方式工作方式光敏電阻光敏電阻可見光可見光電阻變化電阻變化光敏二極管光敏二極管可見光可見光紅外線紅外線電流變化電流變化光敏三極管光敏三極管可見光可見光紅外線紅外線電流變化電流變化光敏電阻的主要參數(shù)光敏電阻的主要參數(shù) 暗電阻：暗電阻： 光敏電阻在不受光照射

5、時(shí)的阻值稱為暗電阻，光敏電阻在不受光照射時(shí)的阻值稱為暗電阻，此時(shí)流過的電流稱為暗電流此時(shí)流過的電流稱為暗電流。 亮電阻亮電阻 光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻。此時(shí)流過的電流稱為亮電流。阻。此時(shí)流過的電流稱為亮電流。 伏安特性伏安特性 在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光 敏電阻兩端的電壓的關(guān)系敏電阻兩端的電壓的關(guān)系 光敏電阻的基本特性光敏電阻的基本特性光照特性光照特性 光敏電阻的光照特性是描述光電流光敏電阻的光照特性是描述光電流I I和光照強(qiáng)和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系度之間的關(guān)系 光電流光電流 亮電流與暗電流之間的差值稱為光

6、電流亮電流與暗電流之間的差值稱為光電流。 光譜特性光譜特性對(duì)應(yīng)于不同波長，光敏電對(duì)應(yīng)于不同波長，光敏電阻的靈敏度是不同的，而阻的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光且不同材料的光敏電阻光譜響應(yīng)曲線也不同。譜響應(yīng)曲線也不同。 硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域，常硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域，常被用作光度量測(cè)量（照度計(jì)）的探頭。被用作光度量測(cè)量（照度計(jì)）的探頭。 硫化鉛光敏電阻響應(yīng)與近紅外和中紅外區(qū)，常用做火硫化鉛光敏電阻響應(yīng)與近紅外和中紅外區(qū)，常用做火焰探測(cè)器的探頭。焰探測(cè)器的探頭。 光敏電阻演示光敏電阻演示 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電光生電子

7、子空穴對(duì)增加，阻值減小，電流增大?？昭▽?duì)增加，阻值減小，電流增大。暗暗電流（越小越好）電流（越小越好）白天，白天，Rg小小,VT2導(dǎo)通導(dǎo)通VT3截止，截止， VT4導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通，晶閘管VS截止，截止，H滅；滅； 晚上，晚上，Rg大，大， VT2截止，截止，VT3由由VT1控制，待機(jī)，控制，待機(jī)，VT2失去對(duì)失去對(duì)VT3控制壓電陶瓷片控制壓電陶瓷片B接收聲音觸發(fā)信號(hào)，接收聲音觸發(fā)信號(hào)，VT3導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT4截止，晶閘管截止，晶閘管VS導(dǎo)通，導(dǎo)通，H點(diǎn)亮；點(diǎn)亮； 同時(shí)同時(shí)D整流壓降突然下降整流壓降突然下降VT3保持低電壓，保持保持低電壓，保持VS通，通， H亮后，亮后，C3經(jīng)電阻緩慢經(jīng)電阻緩

8、慢放電，直到不再維持放電，直到不再維持VT4截止截止 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 光敏二極管光敏二極管裝在透明的玻璃外殼中，裝在透明的玻璃外殼中，其其PNPN結(jié)裝在管的頂部，可以直接受到結(jié)裝在管的頂部，可以直接受到光的照射。光敏二極管在電路中一般光的照射。光敏二極管在電路中一般是處于是處于反向工作狀態(tài)反向工作狀態(tài)，當(dāng)沒有光照射，當(dāng)沒有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小。時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小。 當(dāng)光線照射在當(dāng)光線照射在PNPN結(jié)上，結(jié)上，PNPN結(jié)附近產(chǎn)生光生結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對(duì)，它們?cè)陔娮雍凸馍昭▽?duì)，它們?cè)赑NPN結(jié)處的內(nèi)電結(jié)處的內(nèi)電場(chǎng)作用下做定向移動(dòng)

9、，形成光電流。場(chǎng)作用下做定向移動(dòng)，形成光電流。 光敏二極管在不受光照射時(shí)處于光敏二極管在不受光照射時(shí)處于截止截止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)，受光照射時(shí)處于，受光照射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)。 光敏晶體管光敏晶體管與一般晶體管相似它的發(fā)射極一邊做得很大，與一般晶體管相似它的發(fā)射極一邊做得很大，以擴(kuò)大光的照射面積，大多數(shù)光敏晶體管的基極無引出以擴(kuò)大光的照射面積，大多數(shù)光敏晶體管的基極無引出線，當(dāng)光照射在集電結(jié)時(shí)就會(huì)在結(jié)附近產(chǎn)生電子線，當(dāng)光照射在集電結(jié)時(shí)就會(huì)在結(jié)附近產(chǎn)生電子空穴空穴對(duì)，便會(huì)有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，使對(duì)，便會(huì)有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，使RCE急劇減小。急劇減小。 基本特性基本特性

10、 在可見光或探測(cè)赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般都用硅管。但對(duì)在可見光或探測(cè)赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般都用硅管。但對(duì)紅外線探測(cè)時(shí)，鍺管較為適宜。紅外線探測(cè)時(shí)，鍺管較為適宜。光敏二極管的反向光敏二極管的反向偏置接法偏置接法 在沒有光照時(shí)，由于二在沒有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，所以反向極管反向偏置，所以反向電流很小，這時(shí)的電流稱電流很小，這時(shí)的電流稱為暗電流，相當(dāng)于普通二為暗電流，相當(dāng)于普通二極管的反向飽和漏電流。極管的反向飽和漏電流。當(dāng)光照射在二極管的當(dāng)光照射在二極管的PNPN結(jié)結(jié)（又稱耗盡層）上時(shí)，在（又稱耗盡層）上時(shí)，在PNPN結(jié)附近產(chǎn)生的電子結(jié)附近產(chǎn)生的電子- -空穴空穴對(duì)數(shù)量也隨之增加，光電對(duì)數(shù)量也隨之

11、增加，光電流也相應(yīng)增大，光電流與流也相應(yīng)增大，光電流與照度成正比。照度成正比。 伏安特性伏安特性 當(dāng)光照時(shí)，反向電流隨著光照強(qiáng)度的增大當(dāng)光照時(shí)，反向電流隨著光照強(qiáng)度的增大而增大。而增大。頻率特性頻率特性 光敏管的頻率特性是指光敏管的輸出電流光敏管的頻率特性是指光敏管的輸出電流（或相對(duì)靈敏度）隨頻率變化的關(guān)系。（或相對(duì)靈敏度）隨頻率變化的關(guān)系。 溫度特性溫度特性 光敏管的溫度特性是指光敏管的暗電流及光光敏管的溫度特性是指光敏管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。電流與溫度的關(guān)系。 光電池光電池 光電池的工作原理是基于光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)”。它實(shí)質(zhì)上。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的是

12、一個(gè)大面積的PNPN結(jié)，當(dāng)光照射在結(jié)，當(dāng)光照射在PNPN結(jié)的一個(gè)面，在結(jié)結(jié)的一個(gè)面，在結(jié)電場(chǎng)的作用下，最后建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。電場(chǎng)的作用下，最后建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。 基本特性基本特性 光譜特性光譜特性 光電池對(duì)不同波長的光靈敏度是不同的。光電池對(duì)不同波長的光靈敏度是不同的。 光照特性光照特性 光電池在不同光照度下，其光電流和光生光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動(dòng)勢(shì)是不同的電動(dòng)勢(shì)是不同的 。頻率特性頻率特性 硅光電池有較好的頻率響應(yīng)硅光電池有較好的頻率響應(yīng) 。溫度特性溫度特性 光電池的溫度特性是描述光電池的開路電光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度

13、變化的情況。壓和短路電流隨溫度變化的情況。 電荷耦合器件，又稱電荷耦合器件，又稱CCDCCD圖象傳感器，是一種大圖象傳感器，是一種大 規(guī)模集成電規(guī)模集成電路光電器件；電荷耦合器件具有光電轉(zhuǎn)換，路光電器件；電荷耦合器件具有光電轉(zhuǎn)換， 信息存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)信息存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移傳輸、處理以及電子快門等功能。移傳輸、處理以及電子快門等功能。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.1.集成度高、尺寸小、電壓低（集成度高、尺寸小、電壓低（DC7DC712V12V）功耗小。）功耗小。 2.2.空間分辨率高，線陣分辨能力可達(dá)空間分辨率高，線陣分辨能力可達(dá)7m7m，面陣分辨率在，面陣分辨率在10001000電視線以上；電視線以上； 3.3.光電

14、靈敏度高，好的器件可達(dá)光電靈敏度高，好的器件可達(dá)0.01lx0.01lx；動(dòng)態(tài)范圍大，；動(dòng)態(tài)范圍大，106106：1 1；信噪比；信噪比60-70dB60-70dB； 4.4.可選模擬、數(shù)字不同輸出形式，便于和計(jì)算機(jī)連機(jī)?？蛇x模擬、數(shù)字不同輸出形式，便于和計(jì)算機(jī)連機(jī)。光電耦合器件（光電耦合器件（CCD)CCD) Charge Coupled Devices 光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電接收元件合并使用接收元件合并使用, , 以光作為媒介傳遞信號(hào)的光電器以光作為媒介傳遞信號(hào)的光電器件。光電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導(dǎo)體的發(fā)光二件。光

15、電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導(dǎo)體的發(fā)光二極管極管, , 光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管或光可控硅等。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途不同，又可三極管或光可控硅等。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途不同，又可分為用于實(shí)現(xiàn)電隔離的光電耦合器和用于檢測(cè)有無物分為用于實(shí)現(xiàn)電隔離的光電耦合器和用于檢測(cè)有無物體的光電開關(guān)。體的光電開關(guān)。光電耦合器件（光電耦合器件（DDC) DDC) Charge Coupled Devices 光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個(gè)外殼內(nèi)光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個(gè)外殼內(nèi), , 一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。

16、耦合器常見的組耦合器常見的組合形式如下圖合形式如下圖光電耦合器光電耦合器圖圖(a)(a)所示的組合形式結(jié)構(gòu)簡單、成本較低所示的組合形式結(jié)構(gòu)簡單、成本較低, , 且輸出電流較且輸出電流較大大, , 可達(dá)可達(dá)100 100 mAmA, , 響應(yīng)時(shí)間為響應(yīng)時(shí)間為3 34s4s。 圖圖(b)(b)形式結(jié)構(gòu)簡形式結(jié)構(gòu)簡單單, , 成本較低、成本較低、 響應(yīng)時(shí)間快響應(yīng)時(shí)間快, , 約為約為1s, 1s, 但輸出電流小但輸出電流小, , 在在5050300 A300 A之間。圖（之間。圖（c c）形式傳輸效率高形式傳輸效率高, , 但只適用于但只適用于較低頻率的裝置中。較低頻率的裝置中。 圖（圖（d d）是

17、一種高速、高傳輸效率的新是一種高速、高傳輸效率的新穎器件。對(duì)圖中所示無論何種形式穎器件。對(duì)圖中所示無論何種形式, , 為保證其有較佳的靈敏為保證其有較佳的靈敏度度, , 都考慮了發(fā)光與接收波長的匹配。都考慮了發(fā)光與接收波長的匹配。 光電耦合器實(shí)際上是一個(gè)電量隔離轉(zhuǎn)換器光電耦合器實(shí)際上是一個(gè)電量隔離轉(zhuǎn)換器, , 它具有它具有抗干擾性能和單向信號(hào)傳輸功能抗干擾性能和單向信號(hào)傳輸功能, , 廣泛應(yīng)廣泛應(yīng)用在電路用在電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、無觸點(diǎn)開關(guān)及固態(tài)繼隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、無觸點(diǎn)開關(guān)及固態(tài)繼電器等場(chǎng)合電器等場(chǎng)合. . 光電耦合技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了各種視頻裝置的普及和光電耦合技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了

18、各種視頻裝置的普及和微型化，應(yīng)用遍及航天、遙感、天文、通訊、工業(yè)、微型化，應(yīng)用遍及航天、遙感、天文、通訊、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍用等各個(gè)領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)、軍用等各個(gè)領(lǐng)域。 基于基于CCD光電耦器件的輸入設(shè)備：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字相機(jī)、光電耦器件的輸入設(shè)備：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字相機(jī)、平板掃描儀、指紋機(jī)平板掃描儀、指紋機(jī) 光電開關(guān)是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以光電開關(guān)是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以接收接收, , 并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換, , 同時(shí)加以某種形式的放大同時(shí)加以某種形式的放大和控制和控制, , 從而獲得最終的控制輸出從而獲得最終的控制輸出“開開”、 “ “關(guān)關(guān)”信號(hào)的器件。信號(hào)的器件。 光電

19、開關(guān)光電開關(guān)下圖為典型的光電開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。圖（下圖為典型的光電開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。圖（a a）是一種透射式的光電是一種透射式的光電開關(guān)開關(guān), , 它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。它的發(fā)光元件和接收元件的光軸是重合的。 當(dāng)不透明當(dāng)不透明的物體位于或經(jīng)過它們之間時(shí)的物體位于或經(jīng)過它們之間時(shí), , 會(huì)阻斷光路會(huì)阻斷光路, , 使接收元件接使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光收不到來自發(fā)光元件的光, , 這樣起到檢測(cè)作用這樣起到檢測(cè)作用。圖（圖（b b）是一種反射式的光電開關(guān)）是一種反射式的光電開關(guān), , 它的發(fā)光元件和接收元它的發(fā)光元件和接收元件的光軸在同一平面且以某一角度相交，交點(diǎn)一般即為待測(cè)件的光軸在

20、同一平面且以某一角度相交，交點(diǎn)一般即為待測(cè)物所在處。當(dāng)有物體經(jīng)過時(shí)物所在處。當(dāng)有物體經(jīng)過時(shí), , 接收元件將接收到從物體表面接收元件將接收到從物體表面反射的光反射的光, , 沒有物體時(shí)則接收不到。光電開關(guān)的特點(diǎn)是小型、沒有物體時(shí)則接收不到。光電開關(guān)的特點(diǎn)是小型、高速、非接觸高速、非接觸, , 而且與而且與TTLTTL、MOSMOS等電路容易結(jié)合。等電路容易結(jié)合。 光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動(dòng)化包裝線及安全裝置中光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動(dòng)化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測(cè)裝置。可在自控系統(tǒng)中用作物體檢測(cè)，作光控制和光探測(cè)裝置?？稍谧钥叵到y(tǒng)中用作物體檢測(cè)， 產(chǎn)產(chǎn)品計(jì)數(shù)品計(jì)數(shù), , 料位

21、檢測(cè)，尺寸控制，安全報(bào)警及計(jì)算機(jī)輸入接口料位檢測(cè)，尺寸控制，安全報(bào)警及計(jì)算機(jī)輸入接口等用途。等用途。光電器件的測(cè)量方法光電器件的測(cè)量方法 思考題：光敏三極管光控繼電器電路思考題：光敏三極管光控繼電器電路 當(dāng)無光照當(dāng)無光照時(shí)，時(shí)，V1截止截止，I =0，則，則V2處于什處于什么狀態(tài)？繼電器么狀態(tài)？繼電器KA吸合還是釋吸合還是釋放？如果將放？如果將V1與與R b2位置上下對(duì)位置上下對(duì)調(diào)，其結(jié)果如何？調(diào)，其結(jié)果如何？ 家用電視機(jī)的遙控器 調(diào)制型光電開關(guān)原理調(diào)制型光電開關(guān)原理 光電開關(guān)的光電開關(guān)的LED多采用中頻（多采用中頻（40kHz左右）窄脈沖左右）窄脈沖電流驅(qū)動(dòng)，從而發(fā)射電流驅(qū)動(dòng)，從而發(fā)射40k

22、Hz調(diào)制光脈沖。相應(yīng)地，接收光調(diào)制光脈沖。相應(yīng)地，接收光電元件的輸出信號(hào)經(jīng)電元件的輸出信號(hào)經(jīng)40kHz選頻交流放大器及專用的解調(diào)選頻交流放大器及專用的解調(diào)芯片處理，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，又可芯片處理，可以有效地防止太陽光、日光燈的干擾，又可減小發(fā)射減小發(fā)射LED的功耗。的功耗。 紅外接收解調(diào)控制電路紅外接收解調(diào)控制電路 IC1是紅外接收頭，它接收發(fā)射部分發(fā)出的紅外線信是紅外接收頭，它接收發(fā)射部分發(fā)出的紅外線信號(hào)，接收的調(diào)制載波頻率仍為號(hào)，接收的調(diào)制載波頻率仍為38kHz，接收信號(hào)經(jīng)，接收信號(hào)經(jīng)IC1解調(diào)解調(diào)后，在其輸出端后，在其輸出端OUT輸出頻率為輸出頻率為f1的方波信號(hào)，只要

23、將的方波信號(hào)，只要將LM567的中心頻率的中心頻率f01調(diào)到調(diào)到(用用RP)與發(fā)射端與發(fā)射端f1相同，即相同，即f01=f1，則當(dāng)發(fā)射端發(fā)射時(shí)，則當(dāng)發(fā)射端發(fā)射時(shí)，LM567開始工作，腳由高開始工作，腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，該低電平使三極管電平變?yōu)榈碗娖剑摰碗娖绞谷龢O管8550導(dǎo)通，在導(dǎo)通，在A點(diǎn)輸點(diǎn)輸出開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)出開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)鎖存器，再由它驅(qū)動(dòng)語音提示開關(guān)電觸發(fā)鎖存器，再由它驅(qū)動(dòng)語音提示開關(guān)電路工作。這樣，只要遮斷發(fā)射部分發(fā)射的紅外線，接收部路工作。這樣，只要遮斷發(fā)射部分發(fā)射的紅外線，接收部分即可輸出開關(guān)信號(hào)關(guān)閉控制電路，當(dāng)不遮斷發(fā)射的紅外分即可輸出開關(guān)信號(hào)關(guān)閉控制電路，當(dāng)不遮斷發(fā)射的

24、紅外線時(shí)，控制開關(guān)信號(hào)打開，這就完成了完整的光電自動(dòng)控線時(shí)，控制開關(guān)信號(hào)打開，這就完成了完整的光電自動(dòng)控制功能。制功能。 紅外接收頭詳解紅外接收頭詳解 紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個(gè)集成塊及若干電阻電容等元件組成，放大電路通常又由一個(gè)集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個(gè)金屬屏蔽盒里，因而電路比較復(fù)雜，并且需要封裝在一個(gè)金屬屏蔽盒里，因而電路比較復(fù)雜，體積卻很小，還不及一個(gè)體積卻很小，還不及一個(gè)7805體積大。體積大。 SFH506-38與與RPM-638是一種特殊的紅外接收電路，是一種特殊的紅外

25、接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∷鼘⒓t外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高，并與一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高，并且價(jià)格低廉，市場(chǎng)售價(jià)只有幾元錢。它僅有三條管腳，且價(jià)格低廉，市場(chǎng)售價(jià)只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓在壓在5V左右左右.只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。放大器，使用十分方便。 它的主要功能包括放大它的主要功能包括放大,選頻選頻,解調(diào)幾大部

26、分解調(diào)幾大部分,要求輸入要求輸入信號(hào)需是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)信號(hào)需是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號(hào)。從而使電路達(dá)到最簡會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號(hào)。從而使電路達(dá)到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個(gè)接收紅化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個(gè)接收紅外信號(hào)的理想裝置。外信號(hào)的理想裝置。小車行駛路線小車行駛路線火焰探測(cè)報(bào)警器火焰探測(cè)報(bào)警器下圖是采用硫化鉛光敏電阻為探測(cè)元件的火焰探測(cè)器電路圖。下圖是采用硫化鉛光敏電阻為探測(cè)元件的火焰探測(cè)器電路圖。硫化鉛光敏電阻的暗電阻為硫化鉛光敏電阻的暗電阻為1 M1 M，亮電阻為，亮電阻為0.

27、2 M(0.2 M(光照度光照度 0.01 W/m20.01 W/m2下測(cè)試的下測(cè)試的) )，峰值響應(yīng)波長為，峰值響應(yīng)波長為2.2m2.2m。硫化鉛光敏。硫化鉛光敏電阻處于電阻處于V V1 1管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為管組成的恒壓偏置電路，其偏置電壓約為 6 V6 V，電流約為電流約為 66。V V2 2管集電極電阻兩端并聯(lián)管集電極電阻兩端并聯(lián) 68 F68 F的電容，的電容，可以抑制可以抑制100 Hz100 Hz以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶以上的高頻，使其成為只有幾十赫茲的窄帶放大器。放大器。V V2 2、V V3 3構(gòu)成二級(jí)負(fù)反饋互補(bǔ)放大器，火焰的閃動(dòng)信號(hào)構(gòu)成二級(jí)負(fù)反

28、饋互補(bǔ)放大器，火焰的閃動(dòng)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大后送給中心控制站進(jìn)行報(bào)警處理。采用恒壓偏置經(jīng)二級(jí)放大后送給中心控制站進(jìn)行報(bào)警處理。采用恒壓偏置電路是為了在更換光敏電阻或長時(shí)間使用后，器件阻值的變電路是為了在更換光敏電阻或長時(shí)間使用后，器件阻值的變化不致于影響輸出信號(hào)的幅度，化不致于影響輸出信號(hào)的幅度， 保證火焰保證火焰報(bào)警器能長期穩(wěn)定報(bào)警器能長期穩(wěn)定地工作。地工作。 光電式緯線探測(cè)器光電式緯線探測(cè)器 光電式緯線探測(cè)器是應(yīng)用于噴氣織機(jī)上，判斷緯線是否光電式緯線探測(cè)器是應(yīng)用于噴氣織機(jī)上，判斷緯線是否斷線的一種探測(cè)器。下圖為光電式緯線探測(cè)器原理電路圖。斷線的一種探測(cè)器。下圖為光電式緯線探測(cè)器原理電路圖。當(dāng)緯線

29、在噴氣作用下前進(jìn)時(shí)，紅外發(fā)射管當(dāng)緯線在噴氣作用下前進(jìn)時(shí)，紅外發(fā)射管VDVD發(fā)出的紅外光，發(fā)出的紅外光，經(jīng)緯線反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射信號(hào)時(shí)，經(jīng)緯線反射，由光電池接收，如光電池接收不到反射信號(hào)時(shí)，說明緯線已斷。因此利用光電池的輸出信號(hào)，通過后續(xù)電路說明緯線已斷。因此利用光電池的輸出信號(hào)，通過后續(xù)電路放大、脈沖整形等，控制機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)還是關(guān)機(jī)報(bào)警。放大、脈沖整形等，控制機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)還是關(guān)機(jī)報(bào)警。下圖是吸收式煙塵濁度檢測(cè)儀的組成框圖。為了檢測(cè)下圖是吸收式煙塵濁度檢測(cè)儀的組成框圖。為了檢測(cè)出煙塵中對(duì)人體的危害性最大的亞微米顆粒的濁度和出煙塵中對(duì)人體的危害性最大的亞微米顆粒的濁度和避免水

30、蒸汽和二氧化碳對(duì)光源衰弱的影響，選取和見避免水蒸汽和二氧化碳對(duì)光源衰弱的影響，選取和見光作為光源。該光源產(chǎn)生光譜范圍為光作為光源。該光源產(chǎn)生光譜范圍為400400700nm700nm的純的純白熾平行光，要求光照穩(wěn)定。白熾平行光，要求光照穩(wěn)定。煙塵濁度連續(xù)檢測(cè)儀煙塵濁度連續(xù)檢測(cè)儀光檢測(cè)器選取光譜響應(yīng)范圍為光檢測(cè)器選取光譜響應(yīng)范圍為400400600nm600nm的光電管，獲的光電管，獲得隨濁度變化的相應(yīng)電信號(hào)。采用具有高增益、高輸入得隨濁度變化的相應(yīng)電信號(hào)。采用具有高增益、高輸入阻抗、低零漂、高共模抑制比的運(yùn)算放大器，對(duì)電信號(hào)阻抗、低零漂、高共模抑制比的運(yùn)算放大器，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大。刻度校正被用

31、來進(jìn)行調(diào)零與調(diào)滿，以保證測(cè)進(jìn)行放大。刻度校正被用來進(jìn)行調(diào)零與調(diào)滿，以保證測(cè)試準(zhǔn)確性。顯示器可以顯示濁度的瞬時(shí)值。報(bào)警發(fā)生器試準(zhǔn)確性。顯示器可以顯示濁度的瞬時(shí)值。報(bào)警發(fā)生器由多諧振蕩器組成，當(dāng)運(yùn)算方法器輸出的濁度信號(hào)超出由多諧振蕩器組成，當(dāng)運(yùn)算方法器輸出的濁度信號(hào)超出規(guī)定值時(shí)，多諧振蕩器工作，其輸出經(jīng)放大推動(dòng)喇叭發(fā)規(guī)定值時(shí)，多諧振蕩器工作，其輸出經(jīng)放大推動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警信號(hào)。出報(bào)警信號(hào)。 電冰箱照明燈故障檢測(cè)器電路。電冰箱照明燈故障檢測(cè)器電路。此檢測(cè)器可檢測(cè)電冰箱的照明此檢測(cè)器可檢測(cè)電冰箱的照明工作情況，工作情況，M5232LM5232L、VTVT、C C等等組成一個(gè)光控音頻振蕩器，在組成一個(gè)光控

32、音頻振蕩器，在有光照時(shí)，音頻振蕩器停振，有光照時(shí)，音頻振蕩器停振，B B無聲；當(dāng)無光照射時(shí)，音頻無聲；當(dāng)無光照射時(shí)，音頻振蕩器開始振蕩，振蕩器開始振蕩，B B發(fā)聲。使發(fā)聲。使用時(shí)，只需將檢測(cè)器放到冰箱用時(shí)，只需將檢測(cè)器放到冰箱的照明燈下面，關(guān)閉箱門后，的照明燈下面，關(guān)閉箱門后，B B應(yīng)發(fā)聲，如不發(fā)聲，說明照應(yīng)發(fā)聲，如不發(fā)聲，說明照明燈沒有熄滅，可判斷照明電明燈沒有熄滅，可判斷照明電路或照明開關(guān)出故障，應(yīng)及時(shí)路或照明開關(guān)出故障，應(yīng)及時(shí)修理。修理。電冰箱照明燈故障檢測(cè)器電路電冰箱照明燈故障檢測(cè)器電路設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書：1、設(shè)計(jì)要求：、設(shè)計(jì)要求： 由于燃?xì)馐且兹?、易爆氣體，所以對(duì)燃?xì)馄骶咧械狞c(diǎn)火

33、由于燃?xì)馐且兹?、易爆氣體，所以對(duì)燃?xì)馄骶咧械狞c(diǎn)火控制器的要求是安全、穩(wěn)定、可靠。打火確認(rèn)針產(chǎn)生火花，控制器的要求是安全、穩(wěn)定、可靠。打火確認(rèn)針產(chǎn)生火花，才可以打開燃?xì)忾y門；否則燃?xì)忾y門關(guān)閉，這樣就能保證使才可以打開燃?xì)忾y門；否則燃?xì)忾y門關(guān)閉，這樣就能保證使用燃?xì)馄骶叩陌踩?。用燃?xì)馄骶叩陌踩浴Ｈ細(xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析2、總體設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)傳感器傳感器測(cè)量電路測(cè)量電路放大電路放大電路控制閥控制閥門電路門電路打火打火燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析3電路設(shè)計(jì)及工作過程電路設(shè)計(jì)及工作過程燃?xì)鉄崴髦械母邏捍蚧鸫_

34、認(rèn)電路原理圖。燃?xì)鉄崴髦械母邏捍蚧鸫_認(rèn)電路原理圖。 在高壓打火在高壓打火時(shí)，火花電壓可達(dá)一萬多伏，這個(gè)脈沖高電壓對(duì)電路工時(shí)，火花電壓可達(dá)一萬多伏，這個(gè)脈沖高電壓對(duì)電路工作影響極大，為了使電路正常工作，采用光電耦合器作影響極大，為了使電路正常工作，采用光電耦合器VBVB進(jìn)行電平隔離，大大增強(qiáng)了電路抗干擾能力。當(dāng)高壓打進(jìn)行電平隔離，大大增強(qiáng)了電路抗干擾能力。當(dāng)高壓打火針對(duì)打火確認(rèn)針放電時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管火針對(duì)打火確認(rèn)針放電時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，發(fā)光， 耦合器中的光敏三極管導(dǎo)通，耦合器中的光敏三極管導(dǎo)通， 經(jīng)經(jīng)V1V1、V2V2、V3V3放放大，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)吸電磁閥，將氣路打開，燃

35、氣碰到火花即燃大，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)吸電磁閥，將氣路打開，燃?xì)馀龅交鸹慈紵?。燒?若高壓打火針與打火確認(rèn)針之間不放電，則光電耦若高壓打火針與打火確認(rèn)針之間不放電，則光電耦合器不工作，合器不工作，V1V1等不導(dǎo)通，燃?xì)忾y門關(guān)閉。等不導(dǎo)通，燃?xì)忾y門關(guān)閉。燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火控制器的設(shè)計(jì)及故障分析4、元器件選型、元器件選型5、故障分析、故障分析作業(yè)： 1）在課余繼續(xù)完成光電自動(dòng)控制功能的電路，檢測(cè)并分析電路的性能參數(shù)。 2）去尋找多種需要光電控制的儀器與設(shè)備，通過對(duì)相關(guān)技術(shù)的分析，弄懂其中的工作原理，在下次課

36、堂中予以表述。 光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理1 1光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu) 光導(dǎo)纖維簡稱為光纖光導(dǎo)纖維簡稱為光纖, , 目前基本上還是采用石英目前基本上還是采用石英玻璃玻璃, , 中心的圓柱體叫纖芯中心的圓柱體叫纖芯, , 圍繞著纖芯的圓形外層圍繞著纖芯的圓形外層叫做包層。纖芯和包層主要由不同摻雜的石英玻璃制叫做包層。纖芯和包層主要由不同摻雜的石英玻璃制成。纖芯的折射率成。纖芯的折射率n n1 1略大于包層的折射率略大于包層的折射率n n2 2, , 在包層在包層外面還常有一層保護(hù)套外面還常有一層保護(hù)套, , 多為尼龍材料。光纖的導(dǎo)光多為尼龍材料。光纖的導(dǎo)光能力取決于纖芯和包層的性質(zhì)能

37、力取決于纖芯和包層的性質(zhì), , 而光纖的機(jī)械強(qiáng)度由而光纖的機(jī)械強(qiáng)度由保護(hù)套維持。保護(hù)套維持。sinsin10nnisinsin21nni包層2 2光纖的傳輸原理光纖的傳輸原理 眾所周知眾所周知, , 光在空間是直線傳播的。在光纖中光在空間是直線傳播的。在光纖中, , 光的傳輸限制在光纖中光的傳輸限制在光纖中, , 并隨光纖能傳送到很遠(yuǎn)的距并隨光纖能傳送到很遠(yuǎn)的距離離, , 光纖的傳輸是基于光的全內(nèi)反射。光纖的傳輸是基于光的全內(nèi)反射。 若光纖在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，則界面上若光纖在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，則界面上的光線臨界折射角的光線臨界折射角 =90=90，即，即c2111sin

38、1cos)2sin(1siniiinnnn2121) sin(1nnn)1arcsin(22210nnnci為滿足光在光纖內(nèi)全內(nèi)反射，光入射到光纖端為滿足光在光纖內(nèi)全內(nèi)反射，光入射到光纖端面的入射角面的入射角i i 應(yīng)滿足應(yīng)滿足 光纖的基本特性光纖的基本特性1 1數(shù)值孔徑（數(shù)值孔徑（NANA）數(shù)值孔徑是表征光纖集光本領(lǐng)的一個(gè)重要參數(shù)，即反數(shù)值孔徑是表征光纖集光本領(lǐng)的一個(gè)重要參數(shù)，即反映光纖接收光亮的多少。只有入射角處于映光纖接收光亮的多少。只有入射角處于22C C 的光椎的光椎角內(nèi)，光纖才能導(dǎo)光。如入射角過大，光線便從包層角內(nèi)，光纖才能導(dǎo)光。如入射角過大，光線便從包層逸出而產(chǎn)生漏光。所以要適當(dāng)

39、選擇數(shù)值孔徑的數(shù)值，逸出而產(chǎn)生漏光。所以要適當(dāng)選擇數(shù)值孔徑的數(shù)值，如石英光纖數(shù)值孔徑一般為如石英光纖數(shù)值孔徑一般為0.20.20.40.4。2 2光纖模式光纖模式一般纖芯的直徑為一般纖芯的直徑為2 212m12m，只能傳輸一種模式的光，只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。纖稱為單模光纖。 纖芯直徑較大（纖芯直徑較大（5050100m100m），傳輸模式較多的為多），傳輸模式較多的為多模光纖。這類光纖的性能較差，輸出波形有較大的差模光纖。這類光纖的性能較差，輸出波形有較大的差異，但由于纖芯面積大，故容易制造，連接和耦合比異，但由于纖芯面積大，故容易制造，連接和耦合比較方便。較方便。3 3光纖的傳輸損耗光纖的傳輸損耗光纖的傳輸損耗主要來源