工作任务2-2光敏二极管传感器电子课件 中职 传感器技术及应用 （）.ppt

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1、工作任务2-2光敏二极管传感器电子课件 中职 传感器技术及应用（高教版）之二之二 光敏二极管传感器光敏二极管传感器 光电效应一般分为外光电效应、光电导效应和光生伏特效应。外光电效应是指物体在光照射下，物体中的电子从物体表面逸出的现象，也成为光电发射效应。如光电管、光电倍增管等。光电导效应是指物体在光照射下，物体的电阻率等发生改变的现象，也成为光电导效应。如光敏电阻和光导管。光生伏特效应是指物体在光照射下产生一定方向电动势的现象，如光电池、光电晶体管等。任务描述任务描述 光电传感器电路是由光电器件、转换电路和控制电路组成的，如下图所示。任务条件任务条件 由于光电传感器已经把光能转换为电能信息，所

2、以除了光电传感器，驱动电路是必需的电路。光电传感器输出的信号一般比较弱小，为了驱动执行机构，必须要有把信号进行必要的放大，才能使执行机构运行。执行机构是终端，它可以采用不同的执行方式模式，一般是光、电、声、机械模式。由于光电传感器种类很多，在应用时要视电路的功能选择光电传感器，这样才能适当地应用光电传感器。光敏二极管传感器也称为光电二极管。光敏二极管传感器是一种由硅PN结受光照后产生的光电效应制成的特殊二极管。其作用是将接收到的光信号转换为电信号输出，通常用在自动控制电路中。由光敏二极管组成的一个光控电路，可以用在光声控的照明电路上。电路图如下图。1.光敏二极管在光控电路的应用光敏二极管在光控

3、电路的应用光敏二极管组成的光控电路线路板如下图。安装电路注意事项安装电路注意事项 （1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，在装配与调试过程中，可适当调整电路元器件的参数；（3）特别检查光敏二极管传感器VD的质量，特别要注意光敏二极管的极性及安装方向，它是电路工作和功能实现的关键；安装电路注意事项安装电路注意事项 （4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。电路组成和功能作

4、用电路组成和功能作用 由光敏二极管VD和三极管VT2及其外围元件组成了光控电路，MC和VT1组成声控电路，IC1CD4001及其外围元件组成了信号处理电路，VT3及外围元件组成了驱动电路，可控硅SCR、硅堆ZZD及外围元件组成了可控硅交流可控电路。该电路功能是通过光照和声音控制小灯L的亮和不亮，电路工作过程电路工作过程 调整：接通电源，调整RP1，使TP0直流电压接近8V，调整RP2，使三极管VT1导通；调整RP3，使稳压二极管VZ1不被反向击穿，VT2截止，VT2集电极为高电平，也使小灯泡L处于点亮的临界状态（灯不亮）。工作过程：接通电源后，对着电容话筒MC吹气，电容话筒输出一负脉冲，使VT

5、1由导通变为截止，其集电极由低电平转变为高电平，IC1的5、6脚变为高电平，4（9）脚变为低电平，10（12、13）脚为高电平，11脚则为低电平，使VT3由原来导通变为截止，集电极输出高电平，触发可控硅SCR的栅极，使可控硅导通，小灯泡L点亮。光照射到光敏二极管VD上，光敏二极管的反向电 阻减小，使VT2仍截止，IC1的2脚为高电平，3（8）脚为低电平，10（12、13）脚仍为高电平，使IC1的11脚维持为低电平，VT3保持截止，可控硅保持导通，小灯泡L继续点亮。当用纸把小灯泡L和光敏二极管VD隔开，光敏二极管的反向电阻迅速提高，使稳压二极管VZ1的阴极为高电平并被击穿，使三极管VT2由截止变

6、为导通，集电极输出低电平，3（8）脚为高电平，由于原来IC1的4（9）脚为高电平，所以10（12、13）脚为低电平，IC1的11脚做便变为高电平，VT3变为导通，集电极输出低电平，可控硅SCR的栅极没有了触发电压，可控硅截止，小灯泡L熄灭。由光敏二极管组成的一个闪光电路，可以用在晚上的警示器械上。电路图如下图。2.光敏二极管在闪光电路中的应用光敏二极管在闪光电路中的应用光敏二极管组成的闪光电路线路板如下图。安装电路注意事项安装电路注意事项 （1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，在装配与调试过程中，可适当调整电路元器件的

7、参数；（3）特别检查光敏二极管传感器VD1的质量，特别要注意光敏二极管的极性及安装方向，它是电路工作和功能实现的关键；安装电路注意事项安装电路注意事项 （4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。电路组成和功能作用电路组成和功能作用 电路由光敏二极管VD1、两只三极管VT1、VT2和外围元件C1、R2组成一个振荡器。电路只有在光线很弱或黑暗时，振荡器才开始工作。电路工作过程电路工作过程 当环境光很弱或黑暗时，光敏二极管VD1 的内阻很高，达到上

8、兆欧姆，流入三极管VT1 基极电流很小，因此三极管VT1截止而VT2导通，接在VT2集电极上的灯泡L发光，光线照射在光敏二极管VD1上，内阻减小，流入三极管VT1基极电流变大，使三极管VT1由截止变为导通，而三极管VT2由导通变为截止，灯泡H熄灭，环境光变暗（黑），从而又使光敏二极管VD1内阻变大，灯泡L发光。如此循环反复，灯泡就可以闪闪发光。光敏二极管传感器能够直接将光能转变为电能的敏感性器件，它使用了半导体作为器件的材料。当光敏二极管加上反向电压时，反向电流随入射光照度的变化而成正比变化，即光照度越大，反向电流越大；但在一定的反向电压内，反向电流的大小几乎与反向电压无关。在入射光照度一定时

9、，光敏二极管相当于一个恒流源，其输出电压随负载电阻增大面升高。光敏二极管不加上反向电压，在入射光照度一定时，利用PN结在受光照时产生正向压降原理，可作为光电池使用。光照度越大，负载越小电流越大。通常利用这一状态作为光检测器。光敏二极管电路符号与标称光敏二极管电路符号与标称 光敏二极管的管芯是由一个PN结组成的，只要光线照射到管芯上，就直接将光能转换成电能。下图是光敏二极管的实物呼与电路符号。电路文字符号用VD表示。（a）光敏二极管实物图（b）电路符号 光敏二极管实物图与电路符号光敏二极管结构与原理光敏二极管结构与原理 光敏二极管的外壳可用金属、玻璃、陶瓷树脂封装。凡是金属管壳封装的光敏二极管都

10、有一个用于进光的玻璃窗口，光线通过窗口照射到管芯上，如下图所示。有一些光敏二极管的受光面在侧面（无字或无圆角的一面）。如用黑色树脂封装的光敏二极管可以滤掉700nm波长以下的光。光敏二极管的结构 光敏二极管按对光的作用可分为三类：普通光敏二极管：普通光敏二极管又分为硅PN结型（PD）光敏二极管、PIN结型光敏二极管、锗雪崩型光敏二极管和肖特基结型光敏二极管。其中，硅PN结型光敏二极管和PIN结型光敏二极管应用最广泛。前者主要用于光电转换的自动控制仪器中、近红外光自动探测器和激光接收等方面，后者多用于光纤通信中的光信号接收。红外光敏二极管：红外光敏二极管也称红外接收二极管，是一种特殊的PIN结型

11、光敏二极管。它可以将红外发光二极管的红外光信号转换为电信号，广泛应用于各种遥控接收系统中，在自动控制中也有应用。红外光敏二极管只能接收红外光信号，对可见光没有反应。视觉光敏二极管：视觉光敏二极管具有人眼视觉光谱的响应曲线特性，对人眼可见光（380760nm）敏感，对红外光没有反应，即接收红外光时完全截止。光敏二极管基本参数光敏二极管基本参数 暗电流：在无光照且加一定反射电压时的反向漏电流称为暗电流。暗电流要求尽量小。暗电流也随温度变化而变化。光电流：在受到一定光照及最高工作电压下流过的反向电流。一般光电流与光照度呈线性关系。光电流越大越好。光电流具有恒流特性。最高工作电压：最高工作电压也称为最

12、高反射工作电压。光谱响应特性：不同类型的光敏二极管受不同的波长光照，相对灵敏度是不同的。光敏二极管检测光敏二极管检测 判断光敏二极管的好坏，可采用测量电阻、测量电压或测量电流的方法：电阻判断法：用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口，然后用万用表的R1k档测量光敏二极管的正、反向电阻值。正常正向电阻值在1020k之间，反向电阻值为（无穷大）。去掉黑纸或黑布，使光敏二极管的光信号接收窗口对准光源，然后测量其正、反向电阻值的变化。正常时，正、反向电阻值均应变小；阻值变化越大，说明该光敏二极管的灵敏度越高。电压判断法：将万用表置于1VDC电压档，黑表笔接光敏二极管负极，红表笔接正极。光照时万用表示值应有0.20.4V的电压。电流判断法：将万用表置于50A或500A电流档，仍然是黑表笔接光敏二极管负极，红表笔接正极。正常光照时，随光照强度增加，电流应从几A增大到几百A。1.光敏二极管传感器有什么特点和作用？2.如何判别光敏二极管传感器的质量？3.你已经做过光敏二极管传感器相关电路的产品吗？功能效果如何？试简述一下电路的工作过程和传感器性能和在电路中的作用。