Фотодатчик схема: Схемы фотодатчиков на фоторезисторе СФЗ-1

Схемы фотодатчиков на фоторезисторе СФЗ-1

Фотодатчики и реализованные на их основе электронные устройства, управляющие различными бытовыми приборами, пользуются популярностью у радиолюбителей . Казалось бы, невозможно найти новое схемотехническое решение для таких устройств… Тем не менее, рассмотрим три схемы фоточувствительных датчиков, отличающихся простотой и высокой чувствительностью.

Простое и надежное устройство охранной сигнализации с самоблокировкой представлено на принципиальной схеме (рис. 2.17).

Фотодатчик здесь применяется в качестве детектора освещения, светодиод HL1 загорается, если на фотодатчик — фоторезистор PR1 — не попадает солнечный или электрический свет. Этот узел поможет при ограждении зоны безопасности. Пока фоторезистор PR1 освещен, он оказывает малое сопротивление постоянному электрическому току, и падения напряжения на нем не достаточно для отпирания тиристора VS1.

Рис. 2.17. Электрическая схема устройства охранной сигнализации с фоточувствительным датчиком

Если поток света, воздействующий на фотодатчик, прерывается, сопротивление PR1 увеличивается до 15 МОм, и конденсатор С1 начинает заряжаться от источника питания. Это приводит к отпиранию тиристора VS1 и включению светодиода HL1. Кнопка S1 предназначена для возврата узла в исходное состояние. Вместо светодиода HL1 и включенного последовательно с ним ограничивающего ток резистора R2 можно использовать маломощное электромагнитное реле типа РЭС 10 (паспорт РС4.524.302, РС4.524.303), РЭС 15 (паспорт РС4.591.003) или аналогичное с током срабатывания 10—20 мА. При выборе реле следует иметь в виду, что повышение напряжения источника питания ведет к повышению тока срабатывания реле.

В схеме вместо тиристора КУ101А допустимо применить любые приборы серии КУ101. Фотодатчик PR1 — два параллельно соединенных (для лучшей чувствительности — нет необходимости в дополнительном усилителе сигналов) фоторезистора СФЗ-1. Конденсатор С1 — типа МБМ, КМ или аналогичный. Светодиод любой. Все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25. Кнопка S1 может быть любой, например MTS-1, МПЗ-1.

На рис. 2.19 показана схема фотодатчика с универсальным таймером КР1006ВИ1.

Этот простой автомат для включения ночного освещения можно эффективно применять как в городских условиях, так и в сельской местности. Если на фоторезистор (два параллельно подключенных для лучшей чувствительности фоторезистора СФЗ-1) попадает хотя бы слабый дневной свет, транзистор VT1 закрывается, так как сопротивление между его базой и эмиттером значительно меньше, чем сопротивление между его базой и положительным выводом источника питания.

Рис. 2.19. Фотодатчик, совмещенный с таймером

При уменьшении освещенности рабочей поверхности фоторезисторов сопротивление между базой и эмиттером транзистора VT1 возрастает — становится больше 100 кОм. Когда сопротивление между базой VT1 и положительным выводом источника питания оказывается низким, транзистор VT1 открывается. Реле К1 срабатывает и подключает вывод анода тиристора VS1 к «+» источника питания. После этого включается универсальный таймер D1 КР1006ВИ1, и на его выходе (вывод 3) устанавливается напряжение 10,5 В.

Выход этой микросхемы достаточно мощный— позволяет управлять устройствами нагрузки, потребляющими ток до 200 мА, поэтому к выходу D1 можно подключать маломощные реле без ключевого транзисторного каскада. Реле К1 срабатывает и удерживает во включенном состоянии лампу освещения Л1. Вместо лампы Л1 возможно применение другой активной нагрузки с потребляемым током не более 0,2 А (этот параметр обусловлен характеристиками рекомендованного маломощного реле).

Таким образом, нагрузка (электрическая лампа освещения) оказывается включенной всегда, пока на фотодатчик не воздействует минимальный световой поток. Устройство выдержало испытания и работает надежно, оно применяется в авторском варианте для включения лампы освещения при наступлении ночи (фотодатчик обращен к естественному свету). Благодаря высокой чувствительности прибора лампа освещения Л1 выключается при восходе солнца.

Тиристор VS1 — КУ101 с индексами А—Г, КУ221 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 можно заменить на КТ312 с индексами А—В, КТ3102 с индексами А—Ж, КТ342 с индексами А—В. Коэффициент усиления этого транзистора по току h31е должен обязательно быть не менее 40. Реле — любое маломощное, с током срабатывания 10—30 мА при напряжении 12 В, Все постоянные резисторы — типа MЛT-0. 125. Конденсатор С1 — типа КМ. Оксидный конденсатор С2 — типа К50-20 на рабочее напряжение от 16 В. Диоды VD1, VD2 защищают соответственно переход транзистора VT1 и выход микросхемы D1 от бросков переменного тока и препятствуют дребезгу контактов соответствующих реле К1, К2 при их срабатывании. Такие диоды можно заменить на КД522.

Все схемы не притязательны к питающему напряжению, и при использовании в качестве узлов коммутации маломощных реле стабильно работают с бестрансформаторными и трансформаторными стабилизированными источниками питания с выходным напряжением 10—18 В (способными отдать полезный ток не менее 70 мА).

Внимание!  Предлагаемые схемы являются, по сути, универсальными параметрическими сигнализаторами. Поэтому в качестве датчиков, вместо фоторезисторов, можно применять другие датчики со схожими электрическими параметрами (min/max сопротивления), например терморезисторы.

Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.

Схема фотодатчика движения » Паятель.

Ру
Фотодатчик регистрирует малейшие изменения светового потока, вызванные перемещением людей или предметов, включением-выключением различных световых приборов и т.п. Датчик трудно заметить, поскольку он не испускает радио и световых излучений, а малогабаритный фоторезистор легко замаскировать. Специальный источник света не обязателен, достаточно существующего освещения помещения.

Чувствительный элемент — фоторезистор R2, (Рис 1) включен в эмиттерную цепь транзистора VT1, который, задает режим ОУ DA1 (половина напряжения питания на выв 3) Благодаря С2 достаточно быстрые изменения сопротивления фоторезистора (транзистор VT1 работает как источник тока), вызывают колебания напряжения на входе ОУ в цепи обратной связи, которого, параллельно R6 включены транзисторы VT2, VT3.

Как только напряжение на R6 достигнет 0,6 В открывается один из транзисторов, нагружая на выход ОУ одно из сопротивлений R7 или R8 и вызывая общее повышение потребляемого тока детекторным блоком. Повышение тока регистрируется в блоке питания (приемнике сигнала) транзистором VT5, который, может быть нагружен на реле, звуковой или световой сигнализатор VT4, VD1, R11 выполняют роль стабилизатора напряжения.

Для подавления переменной составляющей с частотой 50 Гц от люминесцентных ламп или ламп накаливания фоторезистор зашунтирован конденсатором С1, а в цепи обратной связи ОУ добавлена цепочка С3, С4, R5, которая, по сути, является аналогом неполярного конденсатора большой емкости.

Для индикации работы датчика в коллекторы транзисторов можно включить светодиоды, несколько уменьшив номиналы R7 и R8. Детекторный блок можно питать от любого стабилизированного источника питания на напряжение 9 — 12 В и ток до 15 мА

Рис.2
Недостатком данной схемы является наличие ложных срабатываний связанных с нестабильностью освещения (скачки напряжения в электросети, идущие по небу облака и т.п.). Этот эффект можно ослабить, если применить схему дифференциального датчика (Рис 2) исключив VT1, R1 — R4, С2.

Для нормальной работы этой схемы потребуется отобрать два фоторезистора с возможно более близкими характеристиками и установить их разделив вертикальной светонепроницаемой перегородкой.

Транзисторы можно заменить любыми кремниевыми широкого применения соответствующей проводимости (КТ315, КТ361, SS9014, SS9015, КТ209 и др.) Операционный усилитель должен работать при напряжении питания 9 — 12В отдавая ток 5 — 10 мА в нагрузку. Резисторами R6. R9 настраивается чувствительность датчика (на место R6 можно установить подстроечный 680 кОм), конденсаторами С2, С5 временные характеристики чувствительности (чем больше емкость, тем больше чувствительность к медленным движениям и наоборот)

Фоторезистор в конструкции применялся малогабаритный, типа СФ3-1. С ним детектор без труда определял движение человека в небольшой комнате Возможно применение и других типов фоторезисторов. Надо учитывать также, что приборы с маркировкой СФ2-18 СФ2-19 наиболее чувствительны к ультрафиолетовому излучению, ФСК-х и СФ2-х к видимому свету, ФСД-х, ФСА-х, СФ3-х и СФ4-х к инфракрасному излучению.

Три схемы фотодатчиков на фоторезисторах

Различные схемы фотореле, опубликованные в радиолюбительской литературе, что называется на любой вкус и цвет. С трудом можно найти какое-нибудь свежее решение.

Фотореле на микросхеме КР1564ТЛ2

Предлагаемая схема (рис. 1), как нам представляется, оригинальна. В качестве фотодатчика служит распространенный фоторезистор СФЗ-1.

Рис.1. Принципиальная схема фотореле на фоторезисторе.

Он преобразует световой сигнал, улавливаемый чувствительной поверхностью, в электрические колебания, которые затем поступают на вход порогового детектора на одном элементе микросхемы D1.1 типа КР1564ТЛ2.

Эта микросхема состоит из шести однотипных элементов-логических инверторов с триггерами Шмитта. На втором элементе D1.2 реализована схема задержки времени включения нагрузки.

Чувствительность схемы (порог переключения триггера Шмитта) плавно регулируется переменным резистором R1, который совместно с фотодатчиком образует делитель постоянного напряжения. Желательно применить многооборотистый прибор, типа СП5-1.

Когда темно-инвертирующий выход D1.1 (выв. 2) в состоянии высокого логического уровня (лог. 1) и конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R4, благодаря диоду VD1. Когда освещение попадает на фоторезистор PR, — на выв. 2 элемента лог. 0.

Далее сигнал поступает на схему временной задержки. В результате зарядки конденсатора С2 через резистор R3 до напряжения порога срабатывания элемента D1.2 выдержка времени существенно может изменяться в зависимости от номиналов С2 и R3 от нескольких секунд до минут.

Зарядившись, конденсатор С2 перебрасывает триггер в другое устойчивое состояние, и на выходе D1.2 (выв. 4) оказывается высокий логический уровень (лог. 1). Транзистор VT1 открывается, на реле К1 поступает напряжение питания и реле коммутирует нагрузку. Диод VD2 препятствует броскам обратного тока при включении/выключении реле.

Схема очень проста и не требует настройки, кроме установки резистором R1 порога срабатывания триггера в зависимости от освещенности конкретного объекта.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ312(А“В), КТбОЗ(А-Б), КТ608Б, КТ801(А, Б). К1 -маломощное реле РЭС15, паспорт (003), или аналогичное, на напряжение срабатывания сообразно напряжению питания схемы.

Питание схемы некритично и осуществляется от любого стабилизированного блока питания с выходным напряжением 9…14 В. Ток, потребляемый схемой от источника питания в пассивном режиме (фоторезистор не освещается), не превышает 2…3 мА. При включении реле, ток увеличивается до 20 мА.

Надежное фотореле на микросхеме К561А7

При управлении мощной нагрузкой или нагрузкой в сети 220 В необходимо применять другое реле, обеспечивающее надежность и безопасность работы устройства.

На рис. 2. показана аналогичная схема чувствительного фотоавтомата с применением логических элементов микросхемы КМОП К561А7. Устройство имеет отличительную особенность -при затемненности фоторезистора PR реле К1 включено. Подразумевается, что своими контактами реле коммутирует исполнительную цепь нагрузки.

При резком освещении фоторезистора (например, включении света в помещении) триггер Шмитта на логических элементах D1.1-D1.3 переключается, реле К1 отпускает и нагрузка обесточивается.

А вот при плавном увеличении освещенности, таком как рассвет устройство включает нагрузку также резко -при достижении сигнала на входе триггера порогового уровня переключения триггера Шмитта. Усилитеь на транзисторе VT1 преобразует изменение сопротивления фоторезистора PR (СФЗ-1) в электрический ток.

Рис. 2. Схема надежного фотореле на микросхеме К561А7.

Когда чувствительная поверхность фоторезистора освещена -транзистор ѴТ1 открыт и сигнал высокого уровня через развязку на диодах VD1, VD2 поступает на вход независимых инверторов.

Цепь R4C1R5 обеспечивает задержку в 2,5-3 мин, из-за чего сигнал высокого уровня, проходящий свободно через диод VD2, поступает на вход элемента D1.2 только после того, как зарядится через резистор R4 конденсатор С1, обеспечивающий временнную составляющую задержки.

После этого на выв. 8 элемента D1.3 будет лог. 1 и на его выв. 9 — тот же уровень. Соответственно на выходе этого инвертора (выв. 10) окажется низкий логический уровень, а на выходе элемента D1.4 — высокий логический уровень.

В результате открывается ключевой транзистор ѴТ2 и включается реле. Благодаря задержке включения устройство может испоьзо-ваться с любым типом реле — дребезг контактов отсутствует.

Применение этой схемы эффективно в ситуациях с плавным изменением освещенности объекта. Переменный резистор R1 регулирует чувствительность фотодатчика.

Фотореле с бестрансформаторным питанием

Схема на рис. 3отличается бестрансформаторным сетевым питанием и тиристорным управлением активной нагрузки. В основе ве — транзисторный переключатель с бестрансформаторным питанием от сети 220 В, включающий лампу освещения HL1.

Рис. 3. Схема фотореле с бестрансформаторным питанием.

Мощность лампы имеет ограничение в 100 Вт, что обусловлено параметрами мощности тиристора VS1, управляющего лампой. Такая мощность лампы достаточна для освещения любого предмета, находящегося на антресоли.

На лампу HL1 выпрямленное напряжение поступает с выпрямителя, включенного по мостовой схеме на диодах VD4-VD7. Вместо указанных на схеме диодов можно использовать готовый выпрямительный мост, рассчитанный на обратное напряжение не менее 300 В, например КЦ405А.

Тиристор включается триггером Шмитта, состоящим из составных транзисторов ѴТ1, ѴТ2 и транзистора ѴТЗ. С наступением сумерек под влиянием изменяющегося сопротивления фоторезисторов PR1, PR2 (они включены параллельно для лучшей чувствительности) потенцил базы транзисторов ѴТ1, ѴТ2 возрастает и они открываются.

Колекторное напряжение транзистора ѴТ2 в это время уменьшается, вследствие чего транзистор ѴТЗ оказывается закрытым. Коллекторное напряжение транзистора ѴТЗ через диод VD1 открывает тиристор VS1, который включает лампу HL1.

Кремниевый диод VD2 в эмиттерной цепи транзистора ѴТЗ служит для уменьшения гистерезиса (разницы пороговых уровней переключения) триггера Шмитта. Благодаря этому порог переключения мал, т. е. лампа не мерцает и не мигает в переходный момент освещенности фотоэлементов.

При освещении фоторезисторов триггер Шмитта переключается, изменяя свое первоначальное состояние. Тиристор закрывается, прекращая подачу питания на лампу HL1. Триггер Шмитта и часть схемы с чувствительным фоторезистором питаются стабилизированным напряжением +10…+14 В.

Этот параметр зависит от номинала стабилитрона VD3. Уровень чувствительности узла (срабатывания фотопереключателя) регулируется изменением сопротивления переменного резистора R8.

При размещении фотоэлемента в корпусе устройства необходимо следить за тем, чтобы свет зажженной лампы не попадал на светочувствительную поверхность фоторезисторов, так как в таком случае из-за оптической связи лампа HL1 будет постоянно включаться и выключаться (мигать) в зависимости от параметров (постоянной времени) фоторезисторов.

Собранная без ошибок с исправными радиодеталями схема не нуждается в настройке и начинает работать сразу. Все резисторы, кроме R1, — типа МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, а резистор R1 мощностью рассеивания 2 Вт.

Фоторезисторы СФЗ-1 могут быть заменены на другие приборы, сопротивление которых при полной темноте составляет не менее 1МОм, а при освещенности падает до 50 кОм и меньше.

Фоторезисторы можно монтировать как в корпусе основного устройства (авторский вариант), так и с подключением через разъем, — на расстоянии. Главное — провода соединения фотоэлементов со схемой не должны быть длиннее 1 м.

Это условие необходимо выполнить для уменьшения влияния посторонних наводок, провоцирующих узел на ложные срабатывания. В качестве лампы HL1 можно использовать любую активную нагрузку мощностью до 100 Вт.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008.

Схемы датчиков освещенности

В этой статье ЭлектроВести наведут вам три простые схемы датчиков освещенности.

Датчики освещенности или так называемые фотодатчики, по своей сути, устройства несложные. При желании простое изделие такого рода можно вполне собрать самостоятельно, имея элементарные навыки чтения электронных схем и умение держать в руках паяльник. Подобное устройство может управлять, например, включением или выключением какого-нибудь бытового прибора в зависимости от освещенности того места, где установлен датчик.

Так или иначе, схемы фотодатчиков весьма просты. Три из них, давно зарекомендовавшие себя и считающиеся классическими, мы и рассмотрим ниже. С их помощью можно будет легко автоматизировать то, что может нуждаться в такой автоматизации.

Сигнализация при затемнении с функцией ручного сброса

На данном рисунке представлена классическая и очень простая схема, могущая стать основой для системы охранной сигнализации, работающей по принципу детектора падающего светового потока:

В качестве индикатора срабатывания здесь используется светодиод (обозначенный как LED), который начинает светиться в момент, когда на фоторезистор PR не попадает достаточного количества света. Свет может быть естественным или искусственным, в зависимости от того места, где будет установлено данное устройство.

Если датчик установить в жилом помещении, то это будет, например, сигнализация контроля определенной зоны в доме. Если же установку произвести на улице, то к срабатыванию устройства побудит либо наступление сумерек, либо в светлое время суток — пересечение рабочей зоны датчика посторонним движущимся объектом.

Схема работает очень просто. Пока на датчик PR попадает достаточно света, его электрическое сопротивление постоянному току очень мало, следовательно в цепи постоянного тока данного устройства при указанном напряжении питания (от 10 до 18 вольт) вместе с резистором R1 образован такой делитель напряжения, что на элементе PR падение напряжения настолько мало, что этого напряжения не хватит чтобы тиристор VS перешел в проводящее состояние.

Конденсатор C1 практически шунтирован элементом PR. Но как только световой поток значительно уменьшится или прервется, сопротивление чувствительного элемента PR тут же вернется к значению в несколько мегаом! В этот момент параметры делителя напряжения радикально изменятся, напряжение повысится, и от источника питания U через резистор R1 начнет активно заряжаться конденсатор C1.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигнет напряжения отпирания тиристора VS (в районе 1 вольта), он тут же перейдет в проводящее состояние и светодиод LED получит питание через ограничительный резистор R2.

Чтобы переключить датчик в исходное состояние достаточно замкнуть кнопку S (здесь может быть установлена кнопка без фиксации или микропереключатель), а затем отпустить ее — ток через тиристор прекратится, он снова будет «ожидать», пока датчик освещенности PR не окажется затемнен.

Принципиально вместо светодиода LED с ограничительным резистором R2 в схему можно установить слаботочное электромагнитное реле с током срабатывания в районе 20 мА и с подходящим напряжением питания. Очевидно, если напряжение питания сделать больше или меньше, то и включающееся при отпирании тиристора устройство также должно быть соответствующим, то есть рассчитанным на установленное на входе схемы напряжение.

Тиристор в принципе может быть любым из тех, что применяют в устройствах плавного пуска коллекторных двигателей или в диммерах, главное чтобы параметры тиристора по току и нарпяжению обеспечивали запас относительно параметров нагрузки.

Фотодатчик PR при необходимости можно составить из нескольких соединенных параллельно элементов, с тем чтобы повысить его чувствительность. Конденсатор С1 лучше выбрать пленочный. Конденсатор фильтра по питанию C2 – чем больше — тем лучше, однако при небольшой мощности потребителя, такого как светодиод или реле, достаточно и 100 мкФ. Питание схемы осуществляется от блока питания или от набора аккумуляторов.

Датчик освещенности с регулировкой чувствительности на базе операционного усилителя

Данная схема, в отличие от предыдущей, чуть-чуть усложнена. Сюда добавлен компаратор, включенный по схеме операционного усилителя с петлей положительной обратной связи, получаемой при помощи внедренного в схему резистора R4. Операционный усилитель DA с резистором R4 защищен таким образом от паразитных колебаний и самовозбуждения.

Постоянное питание 12 вольт подается на слаботочное реле, срабатывание которого наступает в момент снижения освещенности чувствительного элемента PR, что приводит к коммутации цепи исполнительного устройства. Чувствительность фотодатчика, построенного по данной схеме, настраивается регулировкой подстроечного резистора R3.

Для защиты транзистора VT от индуктивных выбросов с обмотки реле К (в момент резкого размыкания цепи транзистором VT), в схему включен защитный диод VD. Операционный усилитель может быть использован любой подходящий. А за подавление высокочастотных помех по питающему напряжению отвечает конденсатор C, емкости которого в 47 нФ вполне достаточно.

Итак, пока на чувствительный элемент PR датчика освещенности падает достаточное количество света, его сопротивление мало. Соответственно делитель напряжения, образованный элементами PR и R1 дает на входе №2 операционного усилителя (на неинвертирующем его входе) потенциал больший, чем на входе №3 (на инвертирующем входе операционного усилителя).

В таком состоянии на выходе операционного усилителя будет минимальный уровень напряжения и транзистор VT не откроется, так как напряжение (определяемое делителем на резисторах R5 и R6) и ток его базы (ограничиваемый резистором R5) находятся на уровне нуля. В такой ситуации обмотка реле К не получает питания.

Как только освещенность элемента PR окажется настолько слабой, что его сопротивление повысится до такой степени, что потенциал на входе №2 операционного усилителя окажется ниже потенциала на его входе №1, в этот момент на выходе ОУ появится напряжение высокого уровня, которое приведет к отпиранию транзистора VT и к питанию через него обмотки реле К, коммутирующего исполнительное устройство. Исполнительным устройством может выступать лампа, сирена, электрический замок и т.д.

Фотореле на 555 таймере

Для включения ночного освещения на территории приусадебного участка или возле подъезда, отлично подойдет это несложное устройство на базе популярной микросхемы 555.

Когда на чувствительный фоторезистор PR падает достаточное количество света, его сопротивление сильно снижено, так что через делитель напряжения на резисторе R1 и сопротивлении элемента PR, на базу транзистора VT поступает очень слабый ток, недостаточный для отпирания данного транзистора.

Если освещенность уменьшается, сопротивление PR возрастает, и напряжение и ток базы транзистора VT увеличиваются, что приводит в свою очередь к тому, что транзистор VT переходит в проводящее состояние. Обмотка реле К1 активируется и коммутирует тиристор VS анодом к плюсовой шине питания.

Таймер 555 запускается, и на выводе №3 данной микросхемы появляется напряжение 10,5 В. Данное напряжение способно питать обмотку маломощного реле К2 (с током потребления обмотки до 250 мА).

Реле К2 коммутирует нагрузку, например лампу системы освещения во дворе и т.п. Главное условие — чтобы реле К2 допускало пропускание через себя номинального тока нагрузки и при этом не перегревалось. При восходе солнца лампа погаснет (по принципу, аналогичному схеме №2)

Характеристики пассивных и активных элементов, приведенных на данных принципиальных схемах, подбираются исходя из величины напряжения и возможностей источника питания, а также в соответствии с параметрами нагрузки, включение и выключение которой призвана автоматизировать та или иная собираемая схема.

Ранее ЭлектроВести писали, что в Луцке (Волынская область) планируют обустроить 9 новых «умных» остановок общественного транспорта на солнечных панелях и с контейнерами для раздельного сбора мусора.

По материалам: electrik.info.

Простые фотодатчики | Техника и Программы

Фотодатчики и реализованные на их основе электронные устройства, управляющие различными бытовыми приборами, давно популярны среди радиолюбителей. Казалось бы, невозможно уже найти что-либо новое в схемном решении для таких устройств. Тем не менее, вашему вниманию предлагаются три надежные схемы, отличающиеся простотой и высокой чувствительностью к воздействующему на датчики световому потоку.

Простое и надежное устройство охранной сигнализации с самоблокировкой представлено на рис. 3.7.

Охранная сигнализация с самоблокировкой

Рис. 3.7.

Устройство применяется в качестве детектора освещения — то есть светодиод HL1 загорается, если на фотодатчик — фоторезистор PR1 — не попадает естественный или электрический свет. Этот узел эффективно поможет при ограждении зоны безопасности. Пока фоторезистор PR1 освещен, он оказывает малое сопротивление постоянному электрическому току и падения напряжения на нем недостаточно для отпирания тиристора VS1. Если поток света, воздействующий на фотодатчик, прерывается, сопротивление PR1 увеличивается до 1 …5 МОм, и конденсатор С1 начинает заряжаться от источника питания. Это приводит к отпиранию тиристора VS1 и включению светодиода HL1. Кнопка S1 предназначена для возврата узла в исходное состояние. Вместо светодиода HL1 и включенного последовательно с ним ограничивающего ток резистора R2 можно использовать маломощное электромагнитное реле типа РЭС10 (паспорт РС4.524.302,

PC4.524.303), РЭС15 (паспорт РС4.591.003) или аналогичное с током срабатывания 15…25 мА. При выборе реле следует иметь в виду, что при повышении напряжения источника питания ток через обмотку реле повышается. В схеме можно вместо тиристора КУ101А применить любые приборы серии КУ101. Фотодатчик PR1 представляет собой два параллельно соединенных (для лучшей чувствительности) фоторезистора СФЗ-1. Конденсатор С1 типа МБМ, КМ или аналогичный. Светодиод любой с током до 10 мА. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Кнопка S1 может быть любой. В авторском варианте использован микропереключатель МПЗ-1.

На рис. 3.8 изображена схема датчика освещенности с усилителем на базе микросхемы К140УД6.

Рис. 3.8. Датчик освещенности

Этот электронный узел имеет склонность к самовозбуждению. Введение резистора положительной обратной связи R4 создает гистерезис с целью предотвращения паразитных колебаний. Без положительной обратной связи, как показала практика, при эксплуатации узла с источником питания с напряжением более 11 В в такой схеме возникают паразитные колебания (усилитель самовозбуждается и генерирует ложные срабатывания реле). Значение сопротивления резистора R4 приведено для напряжения источника питания 12 В. При увеличении U_nk1T сопротивление резистора R4 необходимо будет подобрать. Чувствительность узла регулируется переменным резистором R3. Операционный усилитель DA1 включен по классической схеме с коэффициентом усиления 1. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от бросков обратного напряжения при срабатывании реле. Вместо К140УД6 можно без изменений схемы применять однотипные операционные усилители К140УД608, К140УД7. Конденсатор С1 служит для фильтрации высокочастотных помех в цепи источника питания. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315А—В, КТ312А—В. Переменный резистор R3 типа СПЗ-1ВБ. Типы конденсаторов и постоянных резисторов — как в схеме на рис. 3.7.

На рис. 3.9 показана схема с универсальным таймером КР1006ВИ1.

Рис. 3.9. Электрическая принципиальная схема датчика на основе таймера КР1006ВИ1

Этот простой автомат для включения ночного освещения можно эффективно применять как в городских условиях, так и на даче или в сельской местности. Если на фоторезистор (два параллельно подключенных для лучшей чувствительности фоторезистора СФЗ-1) попадет хотя бы слабый свет, то транзистор VT1 закроется, т.к. сопротивление между его базой и эмиттером значительно меньше, чем сопротивление между его базой и положительным выводом источника питания. При уменьшении освещенности рабочей поверхности фоторезисторов сопротивление между базой и эмиттером транзистора VT1 возрастает — становится больше 100 кОм. Так сопротивление между базой VT1 и положительным выводом источника питания оказывается низким, транзистор VT1 открывается. Реле К1 срабатывает и подключает вывод анода тиристора VS1 к «плюсу» источника питания. После этого включается универсальный таймер DA1 КР1006ВИ1 и на его выходе (вывод 3) устанавливается напряжение 10,5 В. Выход этой микросхемы достаточно мощный — позволяет управлять устройствами, потребляющими ток до 200 мА — поэтому к выходу DA1 можно подключать маломощные реле без ключевого транзисторного каскада. Реле К1 срабатывает и удерживает во включенном состоянии лампу освещения EL1. Вместо лампы EL1 возможно применение другой активной нагрузки с потребляемой мощностью не более 0,2 А (этот параметр обусловлен характеристиками рекомендованного маломощного реле). Таким образом, нагрузка (электрическая лампа освещения) оказывается включенной всегда, пока на фотодатчик не воздействует минимальный световой поток. Устройство выдержало экспериментальные испытания и работает надежно, оно применяется в авторском варианте для включения лампы освещения при наступлении ночи (фотодатчик обращен к естественному свету). Благодаря высокой чувствительности прибора лампа освещения EL1 выключается при восходе солнца.

Тиристор VS1 — КУ101А—Г, КУ221 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 можно заменить на КТ312А—В, КТ3102А—Ж, КТ342А—В или аналогичный по электрическим характеристикам. Коэффициент усиления этого транзистора по току Ь_21э должен быть не менее 40. Реле — любое маломощное, с током срабатывания 10…30 мА при напряжении 12 В. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Конденсатор С1 типа KM. С2 — типа К50-20 на рабочее напряжение не менее 16 В. Диоды VD1, VD2 защищают, соответственно, переход транзистора VT1 и выход микросхемы DA1 от бросков переменного тока и препятствуют дребезгу контактов соответствующих реле К1, К2 при их срабатывании. Такие диоды можно заменить на любые из серии КД522.

Все три схемы непритязательны к питающему напряжению и при использовании в качестве узлов коммутации маломощных реле стабильно работают с бестрансформаторными (способными отдать полезный ток более 70 мА) и трансформаторными стабилизированными источниками питания с выходным напряжением 10…16 В.

Предлагаемые схемы являются, по сути, универсальными параметрическими сигнализаторами. Поэтому в них в качестве датчиков вместо фоторезисторов возможно применить другие датчики со схожими электрическими параметрами (минимальное/максимальное сопротивление), например терморезисторы.

Схемы фотодатчиков.

Схемы фотодатчиков.

Бесконтактный оптический датчик, использующий пропадание луча.

Фотодиод является потенциально широкополосным прием­ником. Этим обуславливается его повсеместное применение и популярность.

Принцип работы фотодатчиков в копировальных аппаратах такой же, как у фотореле. Оптический излучатель создает луч, на расстоянии от него фотоприемник принимает луч (рис. 1). Как только луч пропадает — кто-то пересекает барьер, например «флажок», поднятый движущимся листом бумаги — срабатывает схема автоматики. На этой основе создаются дат­чики для различных расстояний. Существуют датчики, улавливающие ИК излучение или обычный дневной свет. Принцип работы у них один и тот же.

 

Рис. 1.  Фотодатчик.

 

Когда фоторезистор (фотодиод) освещает луч, каскад на составном транзисторе открыт, и постоянное напряжение на кол­лекторе стремится к нулю. Когда луч пропадает, освещенность фотоприемника снижается, транзисторы закрываются, и на выхо­де появляется высокий уровень напряжения, который управляет дальнейшей схемой автоматики. Такое схемотехническое реше­ние отличается от приведенных выше вариантов индуктивных датчиков в лучшую сторону своим быстродействием.

Бесконтактный оптический датчик, использующий отраженный луч

На рис. 2,а показана блок-схема, построенная по прин­ципу «эхолота». Есть такой прибор, замеряющий глубину и рас­стояние в воде до других объектов. В «эхолоте» излучением являются звуковые колебания с различной длиной, волны.

Принцип действия датчика следующий: от передатчика сигналов  (блок   1)  луч  уходит  в  пространство.   В   плоскости параллельно передатчику и под углом к нему расположены фо­топриемники (блок 2), также обращенные в пространство. При отсутствии отражающего объекта энергия, излучаемая светодиодом, рассеивается, не попадая на чувствительную поверх­ность фотоприемников. При появлении объекта в пределах действия активного излучения световой отраженный луч улав­ливается одним или несколькими датчиками-приемниками, вследствие этого от фотоприемника на управляющую схему по­ступает импульс. Расстояние от излучателя сигнала до прием­ника (датчика) в плоскости излучения не должно превышать 4…5 сантиметров. Однако, если в качестве объекта-отражателя использовать зеркальную поверхность (даже без фокусирую­щей линзы) с радиусом кривизны 50…80 мм, то устройство мо­жет эффективно срабатывать на расстоянии до отражающего объекта до 25 см. Принципиальная   схема   датчика показана   на рис. 2,б).

 

Рис. 2. Оптические датчики.

 

Датчик (оптрон АОРС113А — оптопара с открытым оптическим каналом, в данной схеме его излучающие светодиоды и принимающие фоторезисторы вклю­чены параллельно) монтируется на одну из стенок. Аноды излучающих диодов внутри корпуса оптрона объе­динены и имеют общий вывод 8. Корпус АОР113А и АОРС113А — металлический, с шестнадцатью выводами, на основе керамиче­ской подложки, типа «планар», со стеклянным окном. Это позво­ляет упростить монтаж к ровной контролируемой поверхности. Отличие АОР113А от АОРС113А в том, что в составе АОРС113А находятся два идентичных приемо-передатчика (по­добные одному в АОР113А). Оптрон АОРС113А позволяет контролировать соответственно две координаты и включать дифференциальные фотоприемники последовательно либо па­раллельно. В схеме управления должна быть преду­смотрена задержка подачи сигнала тревоги (таймер) для того, чтобы исключить ложные срабатывания системы.

Отраженный сигнал датчика, соот­ветственно, изменяет сопротивление фоторезисторов в корпусе оптрона с открытым оптическим каналом. Это приводит к измене­нию режима составного транзистора и появлению импульса тока на выходе. Так же как и в первом случае, фотоприемники (фото­резисторы) подключаются параллельно (их общее сопротивление при световом воздействии уменьшается быстрее — происходит увеличение чувствительности узла). Когда отражающего сигнала нет — суммарное сопротивление фоторезисторов оптрона высо­кое, порядка сотни кОм. На выходе схемы напряжение стремится к нулю относительно отрицательного полюса источника питания. Отраженное световое излучение уменьшит суммарное сопротив­ление фоторезисторов и откроет VT1, VT2. На выходе схемы поя­вится напряжение высокого уровня, почти равное напряжению питания. Регулировка чувствительности схемы осуществляется переменным резистором R1, который следует выбрать с линей­ной характеристикой. С выхода схемы управляющий сигнал мож­но подавать на компаратор, сравнивающий базовое напряжение с входным (собранный по любой стандартной схеме, например на К521САЗ). Компаратор на своем выходе выдаст постоянный поло­жительный сигнал при изменении напряжения на его входе. Сиг­нал с выхода компаратора через любой транзисторный ключ включит исполнительное реле, которое своими контактами замк­нет цепь нагрузки.

На рис. 3 показана схема силового фотореле «включающего -выключающего» достаточно мощную лампу накаливания, с использованием динисторов и симисторов.

 

Рис. 3.     Использование динисторов и симисторов в электрических схемах силовой части сетевого фотореле

 

Сопротивление светочувствительного элемента — фоторе­зистора СФЗ-1 — возрастает в зависимости от уменьшения светового потока, направленного на этот фотодатчик. Когда пе­ременное напряжение на конденсаторе С1 достигнет уровня срабатывания динистора VS1 — он откроется и тем самым от­кроется симистор VS2. А он, в свою очередь, подаст напряже­ние на лампу накаливания. Изменением сопротивления R1 в небольших пределах мож­но отрегулировать чувствительность схемы, особенно это станет актуальным, если применить другой, кроме указанного, тип фото­резистора (или термистор). Фотодатчики нужно оптически изолировать от светового потока нагрузки в виде лампы EL1.

Резистор R1 желательно установить мощностью 1 Вт. На­грузку в виде лампы накаливания до 60 Вт можно использовать в этой схеме в постоянном режиме длительное время. Нагрев симистора до температуры 60°С следует признать нормальным. При необходимости подключения более мощной нагрузки симистор устанавливается на радиатор для охлаждения. Вместо указанного на схеме фоторезистора можно применить фоторезисторы СФК, СФЗ-4, включенные параллельно.

 

 

Фотодатчик активный (ФДА)

Фотодатчик активный ФДА разработан для контроля наличия пламени в котлах, которые работают на жидкостных и газовых горелках. Фотодатчик может работать совместно с блоками БАУ-ТП или с другими устройствами автоматики.

Функции датчика ФДА

Основной функцией фотодатчика является выявление пламени в разнообразных жидкостных горелках и газовых котлах.

Технические характеристики датчика

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В	10-24
Вид тока сети питания	Постоянный
Частота мерцания подконтрольного пламени, Гц	2-40
Максимальный ток выходного ключа, мА	75
Число дискретных выходов	1
Максимальная мощность, потребляемая от сети постоянного тока, Вт	0,2
Допустимая температура окружающего воздуха, °С	+5…+50
Допустимая влажность воздуха в зоне работы датчика, %	30-80
Гарантия, лет	1
Масса, кг не более	0,15

Датчики ФДА могут работать в закрытых помещениях, где отсутствуют резкие перепады воздуха. В зоне работы не должно быть агрессивных веществ.

Рис. 1. Вид датчика сбоку

Устройство и принцип действия

Конструкция прибора имеет вид цилиндра, на одном конце которого расположен светочувствительный элемент, не другом – фланец и разъем для присоединения. В качестве светочувствительного элемента применяется фоторезистор, а в качестве выходного ключа – транзистор n-p-n. Выходной ключ соответствует схеме «открытый коллектор»

Рис. 2.Габаритные размеры фотодатчика

Рис. 3. Схема подключения датчика

Рис. 4. Схемы подключения ФДА

Рис. 5. Схема подключения фотодатчика активного

Комплект поставки

В комплект, который направляется заказчику, входят следующие предметы:

• Фотодатчик ФДА;
• Паспорт;
• Ответный элемент разъема подключения.

Простая схема датчика окружающего света

Окружающий свет все чаще рассматривается как источник сбора энергии для работы мониторов сердцебиения, сантехники, удаленных погодных датчиков и других маломощных устройств. В основе системы сбора энергии лежит способность точно измерять окружающий свет. Эта дизайнерская идея описывает простую и экономичную схему, которая обеспечивает напряжение, пропорциональное интенсивности окружающего света.

Датчик представляет собой светозависимый резистор (LDR) — фоторезистор модели 276-1657 от RadioShack, сопротивление которого зависит от интенсивности окружающего освещения, как показано на рисунке 1.Его сопротивление уменьшается с миллионов Ом в темноте до нескольких сотен Ом при ярком свете. Способный обнаруживать большие или небольшие колебания уровня освещенности, он может различать одну или две лампочки, прямой солнечный свет, полную темноту или что-то среднее. Каждое приложение требует соответствующей схемы и физической настройки, а также может потребоваться некоторая калибровка для конкретного сценария освещения. Датчик может быть установлен в прозрачном водонепроницаемом корпусе и, таким образом, развернут в любой области работы при любых погодных условиях.

Рисунок 1. Сопротивление датчика в зависимости от интенсивности света. Рисунок 2. Простая схема измерения силы света.

Схема, показанная на рисунке 2, обеспечивает выходное напряжение, которое зависит как от входного напряжения, так и от интенсивности света, при этом фоторезистор служит резистором усиления для инструментального усилителя AD8226 (входной усилитель). Передаточная функция AD8226:

Где G — коэффициент усиления схемы, V _{IN +} и V _IN– — напряжения на положительном и отрицательном входах соответственно, а V _REF — напряжение на выводе REF.С отрицательным входом и заземленным контактом REF, и при приложении V _{IN +} к положительному входу коэффициент усиления составляет:

или

Когда значение LDR известно, его можно перевести в уровень освещенности. Таким образом, задача сводится к мониторингу выхода усилителя с известным приложенным входным напряжением. В _{IN +} может быть переменным напряжением, постоянным напряжением или масштабированной версией источника питания. Обратите внимание, что точность усиления зависит от точности двух тонкопленочных резисторов с внутренней подстройкой.

Эта схема предлагает экономичный способ измерения окружающего освещения путем преобразования сопротивления фоторезистора в напряжение, которое можно измерить в удаленном месте. AD8226 был выбран из-за его широкого рабочего диапазона источника питания (от 2,7 В до 36 В), низкого тока покоя (менее 500 мкА во всем диапазоне питания), выходного сигнала с прямой разгрузкой и функциональной полноты. Схема может работать с любым резистором усиления от нескольких Ом до бесконечности. По мере того, как инструментальные усилители становятся менее дорогими, их улучшенные характеристики делают их идеальной заменой операционных усилителей.

На рисунке 3 показан типичный отклик этой схемы с использованием синусоидальной волны 100 мВ размах, 900 Гц как V _{IN +} . Светлые и темные значения LDR составляют ~ 840 Ом и ~ 5500 Ом. Эти значения сопротивления можно преобразовать в уровни освещенности с помощью калибровки LDR.

Рисунок 3. Характеристики схемы в помещении со светлой и темной окружающей средой. Примечания по применению фотосенсора

| Marktech Optoelectronics

Принцип работы оптических датчиков Основная схема оптического датчика показана на рисунке 2-2.1 (а). Анод светодиода подключен к линии питания VCC через резистор RE, а катод заземлен. Прямой ток IF протекает через светодиод и излучает инфракрасный свет, невидимый для глаза. Коллектор фототранзистора подключен к линии питания VCC через резистор RL, а эмиттер заземлен. Далее коллектор подключается к входному выводу компаратора или ИС следующего каскада. Светоизлучающие и детектирующие устройства расположены, как показано на рисунке 2-2.1 (б). Когда светозащитная пластина, то есть цель, которую нужно обнаружить, проходит между эмиттером и детектором, фототранзистор выключается, и потенциал на коллекторе повышается. С другой стороны, при его удалении транзистор включается и потенциал коллектора падает. Другими словами, существование вещества обнаруживается и преобразуется в электрический сигнал без контакта с ним. Обычно этот сигнал вводится в следующую схему обработки сигналов следующего каскада для управления различными периферийными функциями.

Рисунок 2-2.1 — Принцип работы оптического датчика

Процедуры проектирования схем оптических датчиков Сначала получите значения RE и RL. На рисунке 2-2.1 (a), когда прямое падение напряжения светодиода равно VF, ток IF, протекающий к светодиоду, определяется выражением: (1) IF = (VCC-VF) / RE и необходимо удовлетворить (2) IF = IF (MAX) (Ta = TOPR (MAX)) Из (1) и (2) RE определяется по следующей формуле: (3) ЕСЛИ = (VCC-VF) / ЕСЛИ (МАКС) Как видно на рисунке 2-2.2, чем больше IF, тем больше будет создаваться IE оптического выхода, и, следовательно, необходимо рассчитать IF (MIN), принимая во внимание колебания допустимых потерь IF и IE после принятия решения. RE.Правильное значение RL: получите верхнее предельное значение RL. На рис. 2-2.1 (b), когда светозащитная пластина находится внутри, фотоэлектрический ток IL, создаваемый световым излучением светодиода, не течет на фототранзистор, а проходит через фото утечки. ток IL ‘и темновой ток Id только протекают. Потенциал коллектора VOH в это время равен: VOH = VCC — RL x (Id + IL ’) Однако предполагается, что входной / выходной ток в / из следующего каскада можно не принимать во внимание.

Рисунок 2-2.2

Поскольку Id быстро увеличивается с повышением температуры окружающей среды, как показано на Рисунке 2-1.5, предполагая, что входное напряжение высокого уровня следующего каскада равно VIH, необходимо выполнить следующее: VIH VOL Формулы (4) и (5) должны выполняться даже при нижнем предельном значении IL. Нижнее предельное значение IL (MIN): IL (MIN) = CTR (MIN) x Dt x DTa x Dn

Рисунок 2-1.5

Dt: коэффициент снижения CTR во время работы (рис. 2-1.7) DTa: изменение температуры CTR (рис. 2-1.6) Dn: изменение CTR от пыли и грязи Из формул (4) и (5), RL = (VCC — VIL) / (IL (MIN) + Id + IL ’) Чем меньше RL, тем короче станет время переключения.КАК ПОЛУЧИТЬ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ И ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ В дальнейшем характеристики связи светоизлучающих и детектирующих устройств рассчитываются как начальная конструкция, чтобы увидеть, применимы ли они. Затем, в качестве второго шага, представлен метод проверки фактической работы и т. Д. Первоначальный проект Характеристики сцепления типичного продукта показаны на рисунках 2-4.1 ~ 2-4.3. Такие характерные диаграммы, как они, несколько различаются в зависимости от комбинации светоизлучающих и детектирующих устройств.Обычно, когда d> 1 см или более в следующем методе расчета, эти характеристики могут быть получены приблизительно без их индивидуального исследования.

(слева) Рисунок 2-4.1 — Характеристики сцепления TLN108 и TPS601A (справа) Рисунок 2-4.2 — Характеристики сцепления TLN105B и TPS703

Рисунок 2-4.3 — Характеристики сцепления TLN107A и TPS608A

Сначала считайте интенсивность излучения IE (MIN) светоизлучающего устройства и световой ток IL (MIN) светодетектирующего устройства в соответствии с условиями, указанными в техническом паспорте.Поскольку интенсивность излучения IE (мВт / ср) эквивалентна падающему излучению EO (мВт / см2), излучаемому на площадь 1 см2 на расстоянии 1 см, достигаемое падающее излучение E (фактическое) на расстоянии d см вычисляется по следующей формуле: E (Фактический) ~ IE / d2 (мВт / см2) Предполагая, что падающее излучение светоприемного устройства в условиях чувствительности к обнаружению света равно E, световой ток IL (фактический) в связанном состоянии получается следующим образом: IL (фактический) = IL x (E (фактический) / E) Когда принимаемый световой ток очень мал и сложно спроектировать схему последней ступени, увеличьте постоянный прямой ток IF светоизлучающего устройства или увеличьте интенсивность излучения IE (мВт / ср) за счет импульсного прямого тока.В качестве примера проведите обследование при следующих условиях: Излучатель: IE (MIN) = 1 мВт / ср при IF = 20 мА Детектор: IL (MIN) = 20 мкА при E = 0,1 мВт / см2, VCE = 3 В Расстояние между излучателем и детектором: d = 1,5 см E (фактическое) (MIN) = IE / d2 = 1 x (1 / 1,52) = 0,44 мВт / см2 (МИН) IL (фактический) (MIN) ~ (E (фактический) / E) x IL (MIN) = (0,44 / 0,1) x 20 мкА = 88 мкА Поскольку IL (фактический) (MIN) составляет 88 мкА, напрямую управлять TTL невозможно, но можно подключить микросхему C-MOS. Затем, хотя нагрузка на светоприемное устройство определяется в соответствии с напряжением питания, скорость его переключения сильно зависит от величины нагрузки, и ее необходимо проверить заранее. Схемы применения фотодатчиков Схемы применения инфракрасных светодиодов Поскольку выходная мощность Po инфракрасного устройства зависит от прямого тока светодиода, IF, состояние выхода может быть изменено путем управления прямым током. Здесь объясняются типичные методы освещения, такие как освещение постоянным током и т. Д., И меры предосторожности при проектировании. На рис. 3-1.1 показана основная схема освещения при использовании постоянного тока. ЕСЛИ в данном случае выражается следующей формулой: ЕСЛИ = (VCC — VF) / R VCC: напряжение питания VF: прямое напряжение светодиода IF: Прямой ток, текущий на светодиод Схема освещения PHO DC

(слева направо) Рисунок 3-1.1 — Привод постоянного тока Рисунок 3-1.2 — Схема управления постоянным током Рисунок 3-1.3 — Схема управления несколькими светодиодами

На рис. 3-1.2 показана схема, охватывающая варианты VF светодиода с транзистором. ЕСЛИ в этой схеме выражается следующей формулой: ЕСЛИ = (VB — VBE) / R3 VB: базовое напряжение VBE: напряжение от базы к эмиттеру R3: сопротивление эмиттера Кроме того, можно уменьшить температурную зависимость выхода, правильно установив VBE и VB в этой схеме. Когда выходная мощность недостаточна или светоприемное устройство расположено слишком далеко, можно замкнуть цепь через последовательное или параллельное соединение, как показано на рис.3-1.3. В таком случае, IF = (VCC — nVF) / R (последовательное соединение) IF = (VCC — VF) / R (параллельное соединение) Вождение на переменном токе На рис. 3-1.4 показаны основные схемы для почти полуволнового освещения переменного тока. Как правило, существует два способа вождения. Оба они используют защитный диод для защиты светодиода от обратного напряжения. На (a) этот защитный диод имеет тип обратного напряжения, соответствующий напряжению питания VCC, а на (b) обратное напряжение защитного диода должно быть примерно в два раза больше прямого напряжения инфракрасного светодиода.

В приведенной выше схеме используется постоянное R, соответствующее номинальному напряжению, в соответствии с напряжением питания VCC. Кроме того, R выбирается таким образом, чтобы он ограничивался номинальным значением прямого тока IF инфракрасного светодиода в точке, где напряжение питания VCC становится максимальным.

Рисунок 3-1.4 — Схема привода переменного тока

Импульсный привод Когда оптический сигнал изменяется на свет с импульсной модуляцией, можно получить много преимуществ. Считается следующее: Когда скважность сигнала с импульсной модуляцией мала, мгновенная светоотдача светоизлучающего устройства увеличивается, оптический сигнал отделяется от окружающего света и обеспечивается улучшение отношения сигнал / шум.Когда в качестве источника питания используется аккумулятор, можно снизить энергопотребление устройства и, следовательно, продлить срок службы аккумулятора. RC-соединение со следующей ступенью в секции приема света становится возможным, и можно избежать эффектов увеличения темнового тока в результате повышения температуры. Эта импульсная система управления разработана в сочетании с TTL или C-MOS и Tr и т. Д. В схеме, показанной на рис. 3-1.5, необходимо обратить внимание на электрические характеристики ИОЛ устройства TTL или C-MOS, поскольку чрезмерно большие токи не могут быть применены для удовлетворения требований IF

.

Рисунок 3-1.5

Схемы применения базовой схемы фототранзисторов Принципиальная схема фототранзистора показана на рис. 3-2.1. Сопротивление нагрузки RL выбирается с учетом температурной характеристики темнового тока фототранзистора. Если RL слишком велико, фототранзистор можно включить только темновым током при высокой температуре. Например, когда фототранзистор TPS601A работает при Ta = 100 ° C, темновой ток может достигать около 100 мкА. Когда RL установлен на 50 кВт при VCC = 5 В, TPS601A полностью переключается во включенное состояние за счет увеличения темнового тока.

Рисунок 3-2.1 — Принципиальная схема фототранзистора

Цепь смещения фототранзистора с клеммой базы Влияние резистора RBE база-эмиттер на темновой ток, а также на световой ток показано на рис. 3-2.2 (a) и (b). Обычно темновой ток фототранзистора составляет всего несколько нА при нормальной температуре, и можно дополнительно уменьшить темновой ток, вставив резистор RBE между базой и эмиттером для обхода тока утечки через коллектор в точку перехода базы.Если ОБЭ делается чрезмерно малым, кажущееся hFE фототранзистора уменьшается, и требуемый световой ток IL не может быть получен, следовательно, RBE более 1 МВт является подходящим.

Рисунок 3-2.2 (a) — Уменьшение темнового тока с помощью RBE / Рисунок 3-2.2 (b) — Изменение светового тока с помощью RBE

Кроме того, можно установить рабочую точку фототранзистора на должном уровне с помощью клеммы базы. Линейность токовых характеристик освещения-света в этом случае была значительно улучшена по сравнению со случаем, когда ток смещения базы равен нулю.Кроме того, существует метод смещения сточного типа, показанный на рис. 3-2.4, который экспериментально улучшает термическую стабильность в рабочей точке постоянного тока, 2 ~ 10 МВт считается подходящим для значения RB. Это сделано для того, чтобы приложить почти весь световой ток IL фотодиода в точках коллекторного и базового перехода к базе фототранзистора за счет увеличения импеданса на базе.

Рисунок 3-2.4 (b) — Метод смещения типа Bleeder

Контур температурной компенсации Световой ток IL и темновой ток Id фототранзистора имеют положительный температурный коэффициент.В частности, темновой ток увеличивается экспоненциально, как показано в отдельных технических паспортах. Следовательно, для получения стабильной работы при температуре окружающей среды 50 ~ 60 ° C становится необходимой температурная компенсация темнового тока и фотоэлектрического тока фототранзистора. В схеме, показанной на рис. 3-2.5, используется отрицательный температурный коэффициент, сохраняемый прямым напряжением VF диода. Когда используется фототранзистор без базового вывода, способ компенсации выходного напряжения заключается в уменьшении сопротивления нагрузки фототранзистора с помощью термистора, как показано на рис.3-2.6.

Рисунок 3-2.5 — Схема температурной компенсации с использованием резистивного диода

Рисунок 3-2.6 — Схема температурной компенсации с использованием термистора

Базовая схема усилителя На рис. 3-2.7 (a) показано соединение Дарлингтона с использованием транзистора NPN, а на рис. 3-2.7 (b) показано соединение Дарлингтона с использованием транзистора PNP. В обеих схемах световой ток увеличивается в hFE раз, а выходной ток IC становится hFE. Иллинойс

Рисунок 3-2.7 — Схема усилителя для фототранзистора

На рис. 3-2.8 показаны примеры основных схем, использующих усиление операционным усилителем.

Рисунок 3-2.8 — Схема усилителя с рабочим термистором

Повышение скорости переключения Когда усиление напряжения увеличивается за счет увеличения импеданса нагрузки, поскольку световой ток фототранзистора невелик, характеристика скорости переключения может быть принесена в жертву обратному эффекту. В качестве решения проблемы существуют методы получения характеристик скорости переключения, которые относительно не зависят от размера нагрузки, путем преобразования импеданса через схемы на основе транзисторов PNP (рис.3-2.9 (a)) или каскадное соединение NPN-транзистора (рис. 3-2.9 (b)). Методы испытаний применимы к высокоскоростной схеме обнаружения света с импульсной модуляцией для фотоэлектрического переключателя / высокоскоростного считывающего устройства.

Рисунок 3-2.9 — Примеры улучшения частотных характеристик

Использование аналога Фототранзисторы обеспечивают более высокую чувствительность, чем фотодиоды, поскольку они имеют внутреннюю функцию усиления; однако чувствительность значительно колеблется в зависимости от разницы в коэффициентах усиления.Следовательно, необходимо либо использовать переменный резистор для корректировки чувствительности, либо приобрести продукт, который предварительно выбран для определенного рейтинга чувствительности.

Рисунок 3-2.14

На рис. 3-2.14 (а) показана схема управления током транзисторного усилителя. Коллекторный ток фототранзистора управляет базой транзистора следующего каскада, эмиттер которого заземлен. Колебания чувствительности фототранзистора контролируются резистором обратной связи RE в цепи эмиттера.На рис. 3-2.14 (b) показана схема, управляющая напряжением транзисторного усилителя. Коллекторный ток фототранзистора генерирует напряжение для управления транзистором последней ступени с помощью переменного резистора. Транзистор является повторителем, и колебания между отдельными фототранзисторами корректируются переменным резистором RA. Следовательно, время переключения фототранзистора изменяется на RA. Схемы применения фотодиодов В сочетании с инфракрасными светодиодами фотодиоды используются двумя способами; в цифровом виде для определения наличия света и в аналоговом виде для определения количества света. Цифровое использование Поскольку скорость отклика высока, фотодиоды подходят для высокоскоростного переключения. С другой стороны, однако, поскольку световой ток невелик, необходимо использовать полевой транзистор с высоким входным сопротивлением, как показано на рис. 3-3.1 (a), или схему с высоким усилением, как показано на рис. 3-3.1 ( б). Для увеличения усиления используется операционный усилитель. Когда требуется высокая скорость отклика, необходимо выбрать усилитель для соответствующих высокоскоростных приложений.

Рисунок 3-3.1 — Схема усилителя фородиода (цифровое использование)

Использование аналога Характеристики освещенности и фотоэлектрического тока фотодиодов более близки к линейным, чем характеристики фототранзисторов, и можно сказать, что фотодиоды являются продуктом, который легко использовать в аналоговых приложениях. Для этого типа использования есть линейное усиление и логарифмическое усиление.

Рисунок 3-3.2 — Цепи усилителя фотодиода (аналоговое использование)

Схемы применения фотодатчиков отражательного типа Фотодатчики отражательного типа выпускаются двух типов; тип фокуса и тип без фокуса.Подходящий тип следует выбирать в зависимости от приложения. Как видно из соответствующих основных характеристик положения обнаружения, показанных на фиг. 3-5.1 и 3-5.2, характеристика определения положения черно-белой граничной поверхности для типа фокуса более резкая, чем у типа без фокуса. Таким образом, тип фокуса превосходит тип фокуса для приложений обнаружения штрих-кода. Однако небольшой тип без фокусировки эффективен для обнаружения объектов.

Рисунок 3-5.1 — Пример характеристики положения обнаружения нефокусного типа

Рисунок 3-5 — Базовая схема обнаружения фотодатчика отражательного типа

Поскольку для фотодатчика отражательного типа необходимо выводить цифровой сигнал о существовании обнаруженного объекта, к следующему выходному каскаду фотодатчика отражательного типа подключается схема компаратора, как показано на рис. 3.5-4.

Рисунок 3-5.4 Схема подключения фотодатчика отражательного типа с компаратором

Применение фотодатчика отражающего типа сложнее, чем фотодатчика трансмиссионного типа, потому что:

• Коэффициенты отражения отражающих веществ отличаются друг от друга
• Легко регулируемые расстояния до отражающих веществ
• И светоизлучающие, и светоизлучающие поверхности находятся в одной плоскости и чувствительны к воздействию внешнего света, и ток утечки увеличивается.
• Следовательно, можно сказать, что лучше сконструировать фотодатчик трансмиссионного типа, если это возможно.

Сборка схем датчика освещенности

Фототранзисторы — это распространенный тип аналогового датчика освещенности, который может помочь автоматическому включению света на крыльце в ночное время. Думайте о фототранзисторе как о регулируемом светом токовом клапане. Когда свет падает на основание устройства (B), больший ток будет проходить в его коллекторный вывод (C) и течь из его эмиттерного вывода (E).

Теперь пора построить и протестировать две схемы фототранзистора, чтобы дать вашему фототранзистору ActivityBot «глаза». Оставьте схему пьезо-динамика на месте.

• (2) Фототранзистор (№ 350-00029)
• (2) Конденсатор 0,01 мкФ (с маркировкой 103)
• (2) резистор 220 Ом (красно-красно-коричневый)

Соберите схемы светового датчика, показанные ниже.

• Убедитесь, что более короткие выводы и плоские точки фототранзистора подключены к земле, как показано на схеме подключения ниже.
• Используйте конденсаторы емкостью 0,01 мкФ с маркировкой «103». Конденсаторы в вашем комплекте ActivityBot не полярны; неважно, в какую сторону вы их подключаете.
• Направьте фототранзисторы вверх и наружу, примерно на 90 ° друг от друга и примерно на 45 ° от вертикали.

* Резисторы P14 / P15 необходимы только для комплектов ActivityBot, использующих внешние энкодеры (# 32500).

Этот тест отобразит необработанные показания датчика освещенности в окне Терминала. Вам понадобится фонарик или лампа ярче, чем общий уровень освещенности в комнате.

Цепи фототранзисторов предназначены для работы в помещениях с люминесцентными лампами или лампами накаливания. Избегайте попадания прямых солнечных лучей и прямых галогенных ламп; они заливают фототранзисторы слишком большим количеством инфракрасного света.

• В зоне робототехники закройте жалюзи на окнах, чтобы блокировать прямой солнечный свет, и направьте галогенные лампы вверх, чтобы свет отражался от потолка.

• Войдите в свою учетную запись BlocklyProp и создайте новый проект.

• Создайте проект Test ActivityBot Light Sensors, см. Выше.
• Установите выключатель питания Activity Board в положение 1.
• Нажмите кнопку «Выполнить один раз».
• Держите руку над одним фототранзистором, а затем над другим, наблюдая за изменением значений в Терминале.

Значения, показанные выше, были получены в комнате с верхним люминесцентным освещением. Обратите внимание, как закрытие левого фототранзистора приводит к увеличению размера lightLeft.

Несогласованные измерения
Маловероятно, что ваши два измерения фототранзистора будут точно совпадать. Каждый датчик будет немного отличаться как естественная часть производственного процесса, а уровни яркости редко бывают точными в любых условиях. Однако, если один дает результат примерно в 100 раз больше, чем другой при освещении того же уровня света, этот фототранзистор, вероятно, подключен в обратном направлении. В этом случае проверьте свою схему и попробуйте еще раз.

Взгляните на электрическую схему P9. Подумайте о конденсаторе 0,01 мкФ в цепи как о крошечной батарее, а о фототранзисторе как о регулируемом светом клапане тока.

Первый блок в цикле бесконечного повторения — это сделать PIN 9 высоким. Этот блок подает ток на конденсаторную батарею, для зарядки которой требуется пауза в 1 (мс). Сразу после этого PIN 9 разряда RC блока меняет вывод P9 ввода / вывода с высокого уровня на вход. В качестве входа P9 переключится с восприятия сигнала высокого уровня на сигнал низкого уровня, поскольку конденсаторная батарея истощает свой ток через клапан фототранзистора.Propeller измеряет, сколько времени требуется для этого логического перехода, и блок RC сохраняет это время разряда в переменном блоке lightLeft.

Следующие три блока в цикле повторения навсегда проходят тот же процесс со схемой фототранзистора P5 и сохраняют другое измерение времени разряда в переменной lightRight.

Когда на фототранзистор попадает яркий свет, его клапан широко открыт и ток течет через него очень быстро, поэтому измеренное время разряда мало.Когда фототранзистор закрыт, его клапан открывается только немного, и ток будет течь медленнее, что приведет к более высокому значению времени разряда. Остальные блоки в цикле отображают время разряда обеих переменных в Терминале. Снимок экрана терминала выше был сделан, когда левый фототранзистор был закрыт, поэтому значение lightLeft больше, чем значение lightRight.

---

QT — это сокращение от Charge Transfer: В этом упражнении каждый фоторезистор используется в цепи передачи заряда или QT.Эта схема позволяет роботу воспринимать гораздо более широкий диапазон уровней освещенности, чем схема аналого-цифрового преобразования, которую вы обычно можете увидеть с этим датчиком. Эта схема QT представляет собой простой вариант для использования различных аналоговых датчиков с цифровым выводом ввода / вывода.

Видимый и невидимый свет: Свет распространяется волнами настолько малыми, что расстояние между соседними пиками измеряется в нанометрах, (нм), что составляет миллиардные доли метра. На рисунке ниже показаны длины волн знакомых нам цветов света, а также некоторые из них, которые человеческий глаз не может обнаружить, например ультрафиолетовый и инфракрасный.Фототранзистор в вашем комплекте ActivityBot обнаруживает видимый свет, но наиболее чувствителен к длинам волн 850 нм, которые находятся в инфракрасном диапазоне.

---

Ради интереса, давайте посмотрим, может ли фототранзистор определять разные цвета.

• Увеличьте масштаб цветного графика длин волн выше.
• Поднесите робота к экрану, поместив один фототранзистор очень близко к цветной полосе.
• Какой цвет дает самые высокие показания? Какие цвета дают самые низкие?

По вашему мнению, как вы думаете, можно ли использовать один прозрачный фототранзистор, такой как этот, в качестве датчика цвета? Почему или почему нет?

Простая схема датчика освещенности с приложениями

Управление уличным и уличным освещением, бытовой техникой и т. Д., обычно управляются вручную. Ручное управление не только рискованно, но и вызывает потери мощности из-за халатности обслуживающего персонала, а также необычных условий при наблюдении за этими электрическими приборами. Следовательно, используя схему светового датчика, мы можем легко управлять нагрузками, поскольку это облегчает автоматическое переключение нагрузок. В этой статье давайте вкратце обсудим, как сделать схему автоматического датчика освещенности.

Что такое датчик?

Типы датчиков

Прежде чем обсуждать датчик освещенности, давайте обсудим, что такое датчик.Устройство, используемое для обнаружения изменения количества или событий и соответствующего генерирования выходных сигналов, можно назвать датчиком. Существуют различные типы датчиков, такие как датчик огня, ультразвуковой датчик, датчик освещенности, датчик температуры, ИК-датчик, датчик касания, датчик влажности, датчик давления и т. Д.

Что такое датчик освещенности?

Датчик особого типа, который работает в зависимости от интенсивности дневного света (также искусственного света), называется датчиком освещенности. Существуют различные типы световых датчиков, такие как фотоэлемент, фототранзистор, фоторезистор, фотоэлемент, фотоумножитель, фотодиод, устройство с зарядовой связью и т. Д.,. Но светозависимый резистор (LDR) или фоторезистор — это особый тип светового датчика, который используется в этой автоматической схеме светового датчика. Эти светозависимые резисторы пассивны и не производят никакой электроэнергии.

LDR — Светозависимый резистор

Но сопротивление светозависимого резистора изменяется с изменением интенсивности дневного света (в зависимости от света, освещенного на LDR). LDR также может использоваться в грязных и суровых внешних условиях, поскольку он прочен по своей природе.Следовательно, для наружного освещения и автоматических схем уличного освещения предпочтительнее использовать LDR по сравнению с другими датчиками света.

LDR Сопротивление при изменении интенсивности света

LDR — это переменный резистор, сопротивление которого регулируется силой света. Полупроводниковый материал с высоким сопротивлением и сульфид кадмия (проявляющий фотопроводимость) используются для создания светозависимых резисторов.

Сопротивление LDR против интенсивности света

В ночное время, если свет, освещаемый датчиком LDR, уменьшается, тогда сопротивление LDR становится очень высоким (около нескольких Мегаомов).В дневное время, если на LDR горит свет, сопротивление LDR падает (около нескольких сотен Ом). Следовательно, сопротивление LDR и свет, освещаемый на LDR, обратно пропорциональны друг другу, а приведенный выше график представляет их обратную пропорциональность.

У LDR есть две клеммы, как и у обычного двухполюсного резистора, но LDR имеет волнообразную форму наверху. Основным недостатком LDR является то, что независимо от природы света светозависимый резистор чувствителен к освещенному на нем свету (будь то естественный или искусственный свет).

Что такое цепь датчика освещенности?

Схема автоматического светового датчика может использоваться для автоматического управления электрическими приборами, такими как свет, вентилятор, охладитель, кондиционер, уличный фонарь и т. Д. Людские ресурсы для управления или переключения нагрузок могут быть устранены за счет использования этой автоматической схемы светового датчика, работающей на основе интенсивности дневного света, падающего на световой датчик. Таким образом, мы можем назвать это схемой автоматического светового датчика.

Обычный метод управления уличным освещением на автомагистралях — это рискованный процесс, который также вызывает потери электроэнергии.

Теперь давайте обсудим, как сделать схему светового датчика. Схема автоматического светового датчика может быть спроектирована с использованием различных электрических и электронных компонентов. Основными компонентами, используемыми в этой схеме, являются датчик освещенности (LDR), транзисторы пары Дарлингтона и реле. Прежде чем обсуждать работу схемы светового датчика, мы должны знать работу различных компонентов, используемых при проектировании автоматической схемы светового датчика.

Пара Дарлингтона

Пара Дарлингтона Транзистор

Два транзистора, соединенные спина к спине, называются парой Дарлингтона.Этот транзистор с парой Дарлингтона можно рассматривать как одиночный транзистор с очень высоким коэффициентом усиления по току. Обычно, если напряжение базы больше 0,7 В, транзистор включается. Но, если мы рассмотрим пару Дарлингтона, поскольку для включения двух транзисторов необходимо, чтобы базовое напряжение было 1,4 В.

Реле

Реле

Реле играет важную роль в цепи автоматического светового датчика для включения электроприборов или для подключения нагрузки к цепи автоматического светового сенсора вместе с сетью переменного тока.Как правило, реле состоит из катушки, которая возбуждается при достаточном питании.

Практическая работа цепи датчика освещенности

Рабочая работа схемы практического датчика освещенности

Если дневной свет падает на LDR (дневное время), тогда LDR будет иметь очень низкое сопротивление (несколько 100 Ом). Следовательно, источник питания проходит на землю через LDR и резистор. Это связано с принципом токовой цепи с низким сопротивлением. Таким образом, катушка реле не имеет достаточного источника питания, чтобы получить достаточно питания для подачи питания, что приводит к тому, что нагрузка остается в выключенном состоянии.

Аналогично, если темнота падает на LDR, тогда LDR будет иметь высокое сопротивление (несколько МОм). Следовательно, ток не протекает (или протекает очень мало) из-за очень высокого сопротивления LDR. Теперь ток, протекающий по пути с низким сопротивлением, вызывает увеличение базового напряжения пары Дарлингтона до более чем 1,4 В. Таким образом, катушка реле запитывается, и нагрузка включается в ночное время.

Схема датчика освещенности — практические применения

Схема автоматического датчика освещенности может использоваться для разработки множества практических проектов на основе встроенных систем.Несколько проектов, основанных на схемах датчиков света, могут быть перечислены как система солнечного освещения шоссе с автоматическим выключением в дневное время, система охранной сигнализации с помощью фотоэлектрического датчика, переключатель освещения от заката до восхода солнца, управляемая высокочувствительная энергосберегающая система на основе LDR для системы управления уличным освещением. , так далее,.

Автоматическое включение с вечера до утра выключение света

Автоматическое включение с вечера до утра выключение света

Автоматическое освещение от заката до рассвета работает на основе датчика освещенности LDR. Схема датчика освещенности от заката до рассвета автоматически отключает нагрузку в утреннее время (когда дневной свет падает на LDR).Точно так же в вечернее время (когда на LDR наступает темнота) нагрузка включается автоматически.

Вы заинтересованы в самостоятельной разработке проектов электроники? Не стесняйтесь обращаться к нам за любой технической помощью по проектам в области электротехники и электроники, размещая свои комментарии, предложения, идеи и запросы в разделе комментариев ниже.

Световой извещатель с использованием LDR

Световой извещатель или датчик освещенности — это устройство или схема, которые определяют интенсивность падающего на него света.Различные типы световых детекторов — это LDR (или светозависимые резисторы), фотодиоды, фототранзисторы и т. Д.

Все эти устройства называются фотоэлектрическими устройствами, поскольку они преобразуют световую энергию в электрическую. Эти световые детекторы или датчики могут обнаруживать различные типы света, такие как видимый свет, ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет и т. Д.

В этом проекте мы разработали простой световой детектор с использованием LDR. Когда свет падает на LDR, свет остается выключенным, а когда свет перестает падать на LDR, светодиод светится.Мы разработали два типа схем: одна с использованием OP-AMP (операционного усилителя), а другая с использованием только транзисторов.

Световой извещатель с использованием LDR и OP — Amp

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

• LM358 OP — Amp IC
• Малый LDR
• Резистор 10 кОм
• Потенциометр 10 кОм
• Белый светодиод
• Соединительные провода
• Электропитание (батарея 9В)

Работа схемы

Основными компонентами проекта являются операционный усилитель LM358 и LDR.Сначала давайте посмотрим на LDR (светозависимый резистор). LDR, как следует из названия, представляет собой тип резистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности окружающего его света.

Обычно, когда свет падает прямо на LDR, его сопротивление будет очень низким, а когда света нет, то есть в более темных условиях, его сопротивление подскакивает до нескольких мегаомов.

Мы будем использовать эту функцию LDR в нашем проекте для обнаружения света и включения светодиода. Для этого мы использовали операционный усилитель.Операционный усилитель сконфигурирован в режиме компаратора, то есть он будет сравнивать напряжения на инвертирующих и неинвертирующих клеммах и соответственно генерировать ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ выход.

Мы подключили клемму стеклоочистителя потенциометра 10 кОм к инвертирующей клемме OP — Amp. К неинвертирующему выводу мы подключили соединение резистора 10 кОм и LDR. Эти два образуют потенциальный делитель, подающий свой выход на OP-Amp.

Когда свет падает на LDR, его сопротивление уменьшается.Следовательно, неинвертирующее напряжение ниже, чем инвертирующее напряжение, и в результате светодиод остается выключенным.

Когда на LDR не падает свет, сопротивление LDR становится очень высоким, и в результате напряжение на неинвертирующем выводе будет больше, чем напряжение на инвертирующем выводе. На выходе операционного усилителя будет высокий уровень, и светодиод будет включен.

Конструкция и выходной видеосигнал

Световой детектор с использованием LDR и транзисторов

Принципиальная схема Необходимые компоненты

• 2 транзистора BC547 NPN
• Малый резистор LDR 50
• 150 кОм 10 кОм Светодиод
• Резистор 330 Ом
• Соединительные провода
• Источник питания (батарея 9 В)

Работа схемы

В предыдущей схеме мы видели простой световой извещатель, использующий LDR и операционный усилитель.Если у вас нет операционного усилителя, вам может пригодиться приведенная выше схема. Он использует всего два транзистора для выполнения операции обнаружения света.

В этой схеме мы использовали два транзистора в виде пары Дарлингтона. Даже если одного транзистора будет достаточно, пара Дарлингтона гарантирует, что на выходе будет достаточный ток.

Конструкция схемы очень проста. Потенциометр 10 кОм и LDR образуют резисторы смещения первого транзистора. Когда на LDR падает свет, его сопротивление уменьшается.

Следовательно, на первый транзистор не будет напряжения смещения. В результате он не будет повернут. Поскольку нет выхода из первого транзистора, второй транзистор не будет включен и, следовательно, светодиод останется выключенным.

Когда свет, падающий на LDR, удаляется, то есть в более темных условиях, сопротивление LDR становится очень высоким. Следовательно, напряжение от POT будет иметь меньшее сопротивление, то есть он включает первый транзистор.

Это, в свою очередь, включает второй транзистор, поскольку его вход соединен с выходом первого транзистора.В результате загорится светодиод, подключенный к выходу второго транзистора.

Приложения

• Простая схема светового извещателя может использоваться во многих приложениях, таких как автоматическое включение приборов при обнаружении света, системы безопасности и т.д. аварийная сигнализация.
• Его также можно использовать в шкафах или гардеробах. Когда дверь открывается, свет включается автоматически.

% PDF-1.4 % 84 0 объект > эндобдж xref 84 174 0000000016 00000 н. 0000004390 00000 н. 0000004509 00000 н. 0000004697 00000 н. 0000006081 00000 н. 0000006128 00000 н. 0000006175 00000 н. 0000006222 00000 п. 0000006269 00000 н. 0000006316 00000 н. 0000006363 00000 н. 0000006410 00000 н. 0000006457 00000 н. 0000006504 00000 н. 0000006551 00000 н. 0000006598 00000 н. 0000006792 00000 н. 0000006840 00000 н. 0000006888 00000 н. 0000006936 00000 н. 0000006983 00000 н. 0000007029 00000 н. 0000007066 00000 н. 0000007114 00000 п. 0000007180 00000 н. 0000007379 00000 н. 0000007567 00000 н. 0000007615 00000 н. 0000008084 00000 н. 0000008132 00000 н. 0000008180 00000 н. 0000008228 00000 п. 0000008275 00000 н. 0000008323 00000 н. 0000008370 00000 н. 0000008418 00000 н. 0000008465 00000 н. 0000008512 00000 н. 0000008560 00000 н. 0000008608 00000 п. 0000008656 00000 н. 0000008704 00000 н. 0000008752 00000 н. 0000008800 00000 н. 0000008848 00000 н. 0000008896 00000 н. 0000008944 00000 н. 0000008992 00000 н. 0000010005 00000 п. 0000010927 00000 п. 0000011120 00000 п. 0000011578 00000 п. 0000012613 00000 п. 0000013519 00000 п. 0000014348 00000 п. 0000015149 00000 п. 0000015989 00000 п. 0000016780 00000 п. 0000019450 00000 п. 0000027725 00000 п. 0000037066 00000 п. 0000038919 00000 п. 0000039475 00000 п. 0000040115 00000 п. 0000040554 00000 п. 0000040733 00000 п. 0000041133 00000 п. 0000041497 00000 п. 0000041885 00000 п. 0000042270 00000 п. 0000042652 00000 п. 0000043046 00000 п. 0000043470 00000 п. 0000043939 00000 п. 0000044534 00000 п. 0000045174 00000 п. 0000045802 00000 п. 0000046403 00000 п. 0000046971 00000 п. 0000047614 00000 п. 0000048320 00000 н. 0000048981 00000 п. 0000049630 00000 п. 0000050300 00000 п. 0000050958 00000 п. 0000051718 00000 п. 0000052493 00000 п. 0000053265 00000 п. 0000053830 00000 п. 0000054521 00000 п. 0000055020 00000 н. 0000055519 00000 п. 0000056093 00000 п. 0000056700 00000 п. 0000057304 00000 п. 0000058001 00000 п. 0000058308 00000 п. 0000058361 00000 п. 0000058986 00000 п. 0000059784 00000 п. 0000060392 00000 п. 0000061021 00000 п. 0000061636 00000 п. 0000062256 00000 п. 0000062879 00000 п. 0000063546 00000 п. 0000064366 00000 п. 0000065337 00000 п. 0000066614 00000 п. 0000068175 00000 п. 0000068976 00000 п. 0000070760 00000 п. 0000072709 00000 п. 0000074926 00000 п. 0000077346 00000 п. 0000079705 00000 п. 0000082206 00000 п. 0000085029 00000 п. 0000087902 00000 н. 0000090830 00000 н. 0000093686 00000 п. 0000094625 00000 п. 0000097107 00000 п. 0000098661 00000 п. 0000100069 00000 н. 0000101230 00000 н. 0000102385 00000 п. 0000103578 00000 п. 0000104801 00000 п. 0000106057 00000 н. 0000107045 00000 н. 0000107348 00000 п. 0000107815 00000 н. 0000107990 00000 н. 0000108344 00000 п. 0000108813 00000 н. 0000109389 00000 п. 0000109807 00000 н. 0000110100 00000 н. 0000110312 00000 п. 0000110632 00000 н. 0000111238 00000 н. 0000111713 00000 н. 0000112048 00000 н. 0000112351 00000 н. 0000112567 00000 н. 0000112756 00000 н. 0000113119 00000 н. 0000113545 00000 н. 0000114030 00000 н. 0000114400 00000 н. 0000114665 00000 н. 0000114861 00000 н. 0000115159 00000 н. 0000115478 00000 н. 0000115703 00000 н. 0000116263 00000 н. 0000116334 00000 п. 0000116412 00000 н. 0000116493 00000 н. 0000116541 00000 н. 0000116633 00000 н. 0000116682 00000 н. 0000116773 00000 н. 0000116821 00000 н. 0000116911 00000 н. 0000116959 00000 н. 0000117056 00000 н. 0000117103 00000 н. 0000117198 00000 н. 0000117245 00000 н. 0000117346 00000 н. 0000117394 00000 н. 0000003776 00000 н. трейлер ] / Назад 314175 >> startxref 0 %% EOF 257 0 объект > поток hb«`a`7g«0`d @

Фотосенсор — обзор | Темы ScienceDirect

5.5.6 Фотодетектор

Фотодетекторы — это датчики, которые могут преобразовывать энергию фотонов света в электрический сигнал. Они абсолютно необходимы для различных научных применений, таких как волоконно-оптические системы связи, управление технологическими процессами, зондирование окружающей среды, безопасность и защищенность, а также в приложениях, связанных с обороной. Впечатляющие характеристики фотоприемников могут быть достигнуты за счет успешного использования полупроводниковых материалов, имеющих значительный коэффициент экстинкции поглощения наряду с высокой подвижностью носителей заряда.Эти свойства обеспечивают адекватное поглощение света и большой фототок. CH ₃ NH ₃ PbI ₃ Перовскит проявляет значительное свойство поглощения света и впечатляющую активность долгоживущих фотогенерированных носителей, что приводит к высокому преобразованию квантового выхода наряду с большим увеличением фотопроводимости, что требуется для работы фотодетекторов. Самый первый высокоэффективный гибкий фотоприемник на основе галогенида органолеганола на основе MAPbI ₃ был разработан Xie et al.которые сообщили о широком диапазоне фотоответа от 780 до 310 нм. Приблизительно 3,49 фотоотклика A / W и внешнего квантового выхода (EQE) 1,19 × 10 ³ % на длине волны 365 нм удалось достичь на гибких пленочных фотоприемниках MAPbI ₃ , тем самым демонстрируя высокую чувствительность, быструю скорость отклика и выдающаяся стабильность [83]. После этого Dou et al. Представили фотодетектор на основе гибридного перовскита CH ₃ NH ₃ PbI _{3− x} Cl _x .который отображал перевернутую структуру устройства.

Три типа устройств, о которых сообщалось, были изготовлены: PD1 без буфера, PD2 с 2,9-диметил-4,7-дифенил-1,10-фенантролином (BCP) (2,9-диметил-4,7 -дифенил-1,10-фенантролин) и PD3 с поли [(9,9-бис (3 ‘- (N, N-диметиламино) пропил) -2,7-флуорен) -альт-2,7- (9 , 9-диоктилфлуорен) (PFN) (поли (9,9-бис (3 ‘- ( N , N -диметиламино) пропил) -2,7-флуорен) -альт-2,7- (9, 9-диоктилфлуорен)) — оба в качестве катодных буферных слоев.Было показано, что PD3 демонстрирует значительно уменьшенный темновой ток J _d , впечатляющий превосходный коэффициент выпрямления ~ 10 ⁵ (± 1 В) и превосходный предел обнаружения 8 × 10 ¹³ Jones при −100 мВ. Создание дипольного слоя на границе раздела [6,6] — метиловый эфир фенил-C61-масляной кислоты (PCBM) и Al привело к заметному увеличению прямого смещения, вводимого PD3. Дипольный слой создает дополнительное электрическое поле, препятствующее инжекции дырок, тогда как, с другой стороны, он улучшает инжекцию электронов.

Огромное развитие фотодетекторов на основе металлоорганических галогенидных перовскитных пленок привело к растущему интересу к низкоразмерным перовскитам, состоящим из многих активных центров. Пористый CH ₃ NH ₃ PbBr ₃ нанопроволок, проявляющих способность фотодетектирования в видимом свете, с временем фотоотклика всего 0,12 с и временем затухания приблизительно 0,086 с, сообщалось Zhuo et al. [41]. Исключительно пористая одномерная структура с множеством активных центров и значительными светопоглощающими свойствами привела к сильной чувствительности и высокой стабильности нанопроволок CH ₃ NH ₃ PbBr ₃ .Интенсивная связь между фототоком и временем затухания ФЛ была обнаружена в НК пластинчатого типа MAPbBr _{3− x} Cl _x и MAPbBr _{3− x} I _x фотоприемников в разработке и изготовлено Jang et al. [84]. Богатый йодом галогенидный перовскит MAPbBrI ₂ имеет тетрагональный фазовый характер, что связано с его самым высоким наблюдаемым фототоком и самым большим временем затухания ФЛ. Тот факт, что эффективность фотопреобразования зависит от состава перовскита, был подтвержден расчетами из первых принципов теории функционала плотности.

Нетронутые перовскиты показали быструю рекомбинацию фотогенерированных носителей заряда. Чтобы предотвратить это, были разработаны гибридные фотоприемники на основе перовскита, которые быстро приобрели огромное значение. Гибридный фотоприемник на основе галогенида свинца / однослойного графена MA был разработан Ли и др. который показал фотоотклик 180 А / Вт и квантовую эффективность 5 × 10 ⁴ % при сравнительно высокой мощности освещения 1 мкВт [85].

Повышение оптического поглощения в сочетании с механизмами фотостирования гибридных перовскитов приводит к широкому диапазону спектральной светочувствительности от 800 до 400 нм.Время, необходимое для подъема и спада гибридного фотодетектора на основе перовскита и графена, по расчетам составило 87 и 540 мс соответственно. Это означает впечатляющее поведение гибридного устройства при включении и выключении.

Гибридное устройство на основе перовскита / графена может поддерживать свои характеристики включения-выключения в течение нескольких циклов, что указывает на надежность и воспроизводимость устройств. После этого Спина и др. Изготовили гибридный фотодетектор на основе нанопроволоки / графена MAPbI ₃ .[86]. Это устройство приобрело существенно высокую светочувствительность 2,6 × 10 ⁶ A / Вт. Уникальная морфология, напоминающая нанопроволоку, привела к высокой производительности гибридного устройства в отношении фотодетектирования. Разработка гибридных фотодетекторных устройств на основе графена и перовскита послужит стимулом для будущего исследования характеристик этих устройств. В последнее время произошел качественный скачок в узкополосной фотодетекции, сопровождаемой широким диапазоном перестраиваемого фотоотклика с использованием гибридного перовскита на основе монокристалла MAPbBr _{3− x} Cl _x и MAPbI _{3− x} Br _x .

Отдельный узкий пик наблюдался вблизи края поглощения для каждого вида различных монокристаллов галогенидов. Также можно было наблюдать, что ширина на полувысоте соответствующих пиков составляет менее 20 нм, что подтверждает фотодетектирование в узкополосной области. Для более коротковолнового возбуждения сбор носителей заряда ограничивается из-за поверхностной рекомбинации заряда, которая объясняется узкополосным фотодетектированием.

Более того, состав галогенидов в монокристаллических перовскитных материалах на основе галогенидов можно регулировать, чтобы непрерывно регулировать спектр отклика фотодетектора во всем видимом диапазоне от синего до красного.Временной отклик гибридного устройства регистрируется при интенсивности света 6 мкВт / см ² при светодиодном освещении 570 нм со смещением -4 В и частотой модуляции 150 Гц.

Монокристаллы как моногалогенидных, так и смешанных галогенидных перовскитных материалов проявляют стойкий характер в соответствующих спектрах EQE даже после длительного воздействия воздуха. Это указывает на их превосходную стабильность по сравнению с дополнительными тонкими пленками поликристаллического перовскита.Следовательно, было сообщено об инновационной экономически жизнеспособной модели конструкции после простой процедуры изготовления для узкополосного фотодетектирования. Один из недостатков, который необходимо предотвратить, — это эмиссия фонового шума. В отличие от обычных неорганических полупроводников, металлоорганические перовскиты на основе галогенидов могут быть изготовлены на широком диапазоне подложек, включая пластмассы, благодаря низкотемпературному процессу в растворе. Это делает галогенидный перовскит многообещающим кандидатом для гибких электронных и потенциальных фотонных приложений.Кроме того, исключительные оптоэлектронные свойства перовскитов приводят к впечатляющим возможностям обнаружения наряду с быстрым откликом, которые являются абсолютно необходимыми характеристиками, необходимыми для фотоприемников на основе перовскита. Быстрый рост гибридных фотоприемников на основе перовскита в последнее время открывает безграничные возможности применения в разработке уникальных конфигураций устройств.