kategorier: Utvalgte artikler » Praktisk elektronikk
Antall visninger: 127164
Kommentarer til artikkelen: 5
Fotosensorer og deres anvendelse
Hva er fotosensorer
I forskjellige elektroniske enheter, hjemme- og industriautomatiseringsenheter, forskjellige amatørradiodesign photo brukes veldig mye. Alle som noen gang har demontert en gammel datamus, som det ble kalt en "komovskaya", med en ball inne, må ha sett hjul med spor spinne i sporene til fotosensoren.
Disse fotosensorene blir kalt fotoavbrytere - avbryt strømmen av lys. På den ene siden av en slik sensor er en kilde - lysemitterende diodesom regel infrarød (IR), med en annen fototransistor (for å være mer presis, to fototransistorer, i noen modeller av fotodioden, for å bestemme også rotasjonsretningen). Når hjulet roteres med spor ved utgangen fra fotosensoren, oppnås elektriske impulser, som er informasjon om vinkelposisjonen til dette hjulet selv. Slike enheter kalles kodere. Dessuten kan koderen bare være en kontakt, husk hjulet til en moderne mus!
Fotoavbrytere brukes ikke bare i “mus”, men også i andre enheter, for eksempel hastighetssensorer av en eller annen mekanisme. I dette tilfellet brukes en enkelt fotosensor, fordi rotasjonsretningen ikke er nødvendig for å bli bestemt.
Hvis du av en eller annen grunn, oftest for reparasjon, klatrer inn i andre elektroniske enheter, kan du finne fotosensorer i skrivere, skannere og kopimaskiner, i CD-stasjoner, i DVD-spillere, videokassettopptakere, videokameraer og annet utstyr.
Så hva er fotosensorer, og hva er de? Bare se, uten å gå inn i halvledernes fysikk, ikke forstå formlene og ikke komme med uforståelige ord (rekombinasjon, resorpsjon av minoritetsbærere), som kalles “på fingrene”, hvordan disse fotosensorene fungerer.
Figur 1. Fotoavbryter
photoresistor
Alt er klart hos ham. Ettersom en vanlig konstant motstand har en ohmisk motstand, spiller ikke tilkoblingsretningen i kretsen noen rolle. Bare i motsetning til en konstant motstand, endrer den motstanden under påvirkning av lys: når den blir opplyst, reduseres den flere ganger. Antallet av disse "gangene" avhenger av fotoresistorens modell, først og fremst av dens mørke motstand.
Strukturelt sett er fotoresistorene en metallkasse med et glassvindu som en gråfarget plate med en sikksakkbane er synlig gjennom. Senere modeller ble utført i en plastkasse med en gjennomsiktig topp.
Hastigheten til fotoresistorer er lav, slik at de bare kan fungere på veldig lave frekvenser. Derfor, i nye utbygginger, blir de nesten aldri brukt. Men det hender at i prosessen med å reparere gammelt utstyr må de møte.
For å kontrollere fotoresistorens helse er det nok å sjekke motstanden med et multimeter. I mangel av belysning skal motstanden være stor, for eksempel har fotoresistor SF3-1 en mørk motstand i henhold til referansedataene til 30MΩ. Hvis den er tent, vil motstanden falle til noen få KOhms. Utseendet til fotoresistoren er vist i figur 2.
Figur 2. Fotoresistor SF3-1
fotodioder
Svært lik en konvensjonell likeretterdiode, hvis ikke for egenskapen å reagere på lys. Hvis du "ringer" til det med en tester, er det bedre å bruke en oppdatert bryter, da i mangel av belysning vil resultatene være de samme som for en konvensjonell diode: i fremre retning vil enheten vise litt motstand, og i motsatt retning vil enhetens pil knapt bevege seg.
De sier at dioden er slått på i motsatt retning (dette punktet bør huskes), så strømmen strømmer ikke gjennom den. Men hvis fotodioden i denne inkluderingen er tent med en lyspære, vil pilen skynde seg til null.Denne operasjonsmåten for fotodioden kalles fotodiode.
Fotodioden har også en solcellemodus: når lys treffer den, liker den solbatteri, produserer en svak spenning, som, hvis den blir styrket, kan brukes som et nyttig signal. Men oftere blir fotodioden brukt i fotodiode-modus.
Fotodioder av det gamle designet i utseende er en metallsylinder med to ledninger. På den annen side er et glassobjektiv. Moderne fotodioder har et hus laget av gjennomsiktig plast, nøyaktig det samme som lysdioder.
Fig. 2. Fotodioder
phototransistors
I utseende kan de ganske enkelt ikke skilles fra lysdioder, den samme saken er laget av gjennomsiktig plast eller en sylinder med et glass til slutt, og fra den er det to utganger - en samler og en emitter. Det ser ikke ut til at fototransistor trenger en grunnutgang, fordi inngangssignalet for den er lysstrømmen.
Selv om noen fototransistorer fremdeles har en basisutgang, som i tillegg til lys også lar transistoren styres elektrisk. Dette kan finnes i noen transistoroptokoplere, for eksempel AOT128 og importerte 4N35, som i det vesentlige er funksjonelle analoger. En motstand er koblet mellom basen og emotoren til fototransistoren for å dekke fototransistoren litt, som vist i figur 4.
Figur 3. Fototransistor
Optocoupleren vår "henger" vanligvis 10-100KΩ, mens den importerte "analogen" har omtrent 1MΩ. Hvis du legger til og med 100K, vil den ikke fungere, transistoren er bare tett lukket.
Slik sjekker du en fototransistor
En fototransistor kan ganske enkelt kontrolleres av en tester, selv om den ikke har en basisutgang. Når en ohmmeter er tilkoblet i en hvilken som helst polaritet, er motstanden til kollektor - emitter seksjonen ganske stor, siden transistoren er lukket. Når lys med tilstrekkelig intensitet og spektrum kommer på linsen, vil ohmmeteren vise litt motstand - transistoren åpnet, hvis det selvfølgelig var mulig å gjette polariteten til testforbindelsen. Faktisk ligner denne oppførselen en konvensjonell transistor, bare den åpnes med et elektrisk signal, og denne med en lysstrøm. I tillegg til intensiteten av lysstrømmen, spiller dens spektrale sammensetning en viktig rolle. For transistortestfunksjoner, se her.
Lett spekter
Typisk er fotosensorer innstilt på en spesifikk bølgelengde av lysstråling. Hvis dette er infrarød stråling, reagerer ikke en slik sensor bra på blå og grønne lysdioder, god nok til rød, en glødelampe og selvfølgelig til infrarød. Den aksepterer heller ikke lys fra lysrør. Derfor kan årsaken til den dårlige bruken av fotosensoren ganske enkelt være et upassende spekter av lyskilden.
Det ble skrevet over hvordan du ringer til en fotodiode og en fototransistor. Her bør du ta hensyn til en så tilsynelatende bagatell som typen måleapparat. I et moderne digitalt multimeter, i modus for halvlederkontinuitet, er pluss på samme sted som når du måler likespenning, dvs. på den røde ledningen.
Resultatet av målingen vil være spenningsfallet i millivolt ved p-n-krysset i retning fremover. Som regel er dette tall i området 500 - 600, som ikke bare avhenger av typen halvlederenhet, men også av temperaturen. Når temperaturen øker, synker dette tallet med 2 for hver grad Celsius, noe som skyldes temperaturen i motstandskoeffisienten til TCS.
Når du bruker en peker-tester, må det huskes at i motstandsmålingsmodus er den positive utgangen på minus i spenningsmålermodus. Med slike kontroller er det bedre å belyse fotosensorene med en glødelampe på nært hold.
Sammenkobling av fotosensoren med en mikrokontroller
Nylig har mange radioentusiaster interessert seg for å designe roboter. Oftest er det noe som tilsynelatende er primitivt, som en boks med batterier på hjul, men veldig smart: hører alt, ser alt, går rundt hindringer.Han ser alt bare på grunn av fototransistorer eller fotodioder, og kanskje til og med fotoresistorer.
Alt er veldig enkelt her. Hvis dette er en fotoresistor, er det nok å koble den til, som indikert i diagrammet, og i tilfelle av en fototransistor eller fotodiode, for ikke å forvirre polariteten, "ring" dem først, som beskrevet ovenfor. Det er spesielt nyttig å utføre denne operasjonen, hvis delene ikke er nye, må du forsikre deg om at de er egnet. Koble forskjellige fotosensorer til mikrokontroller vist i figur 4.
Figur 4. Ordninger for å koble fotosensorer til en mikrokontroller
Lett måling
Fotodioder og fototransistorer har lav følsomhet, høy ikke-linearitet og et veldig smalt spekter. Hovedapplikasjonen til disse fotoenhetene er å jobbe i nøkkelmodus: av - på. Derfor er det ganske problematisk å lage lysmålere på dem, selv om disse analoge lysmålerne nettopp brukte disse fotosensorene.
Men heldigvis står ikke nanoteknologi stille, men går fremover med sprang og grenser. For å måle belysningen "der har de" laget en spesialisert chip TSL230R, som er en programmerbar omformer av belysningsfrekvens.
Eksternt er enheten en brikke i et DIP8-etui laget av gjennomsiktig plast. Alle inngangs- og utgangssignaler i nivå er kompatible med TTL - CMOS-logikk, noe som gjør det enkelt å koble omformeren med hvilken som helst mikrokontroller.
Ved hjelp av eksterne signaler kan du endre følsomheten til henholdsvis fotodioden og skalaen til utgangssignalet 1, 10, 100 og 2, 10 og 100 ganger. Avhengigheten av frekvensen til utsignalet på belysningen er lineær, alt fra fraksjoner av en hertz til 1 MHz. Skale- og følsomhetsinnstillinger utføres ved å levere logiske nivåer til bare 4 innganger.
Mikrokretsen kan introduseres i mikroforbruksmodus (5 μA) som det er en egen konklusjon for, selv om den ikke er spesielt glupsk i driftsmodus. Med en forsyningsspenning på 2,7 ... 5,5 V er strømforbruket ikke mer enn 2 mA. For drift av brikken krever ikke ekstern stropping, bortsett fra at blokkeringskondensatoren for strøm.
Det er faktisk nok å koble en frekvensmåler til mikrokretsen og få belysningsavlesninger, vel, tilsynelatende, i noen UE-er. Når du bruker mikrokontroller, med fokus på frekvensen av utgangssignalet, kan du kontrollere belysningen i rommet, eller ganske enkelt ved hjelp av prinsippet om "slå av - på".
TSL230R er ikke den eneste lysmåleren. Enda mer avansert er Maxim MAX44007-MAX44009 sensorer. Deres dimensjoner er mindre enn for TSL230R, strømforbruket er det samme som for andre sensorer i hvilemodus. Hovedformålet med slike lyssensorer er bruken i batteridrevne enheter.
Fotosensorer styrer belysningen
En av oppgavene som utføres ved hjelp av fotosensorer er lysstyring. Slike ordninger kalles foto stafett, oftest er dette en enkel inkludering av belysning i mørket. For dette formål har mange amatører utviklet mange kretsløp, noen av dem vil vi vurdere i neste artikkel.
Fortsettelse av artikkelen: Fotoreléordninger for lysstyring
Se også på elektrohomepro.com
: