Фотодатчики - студопедія

Фотоелементом називається електровакуумний, напівпровідниковий або інший електроприлад, електричні властивості, якого (сила струму, внутрішній опір або ЕРС) змінюються з під дією падаючого на нього світлового випромінювання.

Залежно від середовища, в якій відбувається рух електронів, фотоелементи поділяються на:

електронні (вакуумні) фотоелементи, в яких рух електронів відбувається у вакуумі;

іонні (газонаповнені) фотоелементи, в яких під час руху електронів в розрідженому газі відбувається іонізація атомів газу;

напівпровідникові - в яких звільнені електрони збільшують провідність приладів або створюють ЕРС.

В електронних та іонних фотоелементах використовується зовнішній фотоефект. Він полягає в тому, що джерело випромінювання повідомляє частини електронів речовини додаткову енергію, достатню для виходу їх з даної речовини в навколишнє середовище (вакуум або розріджений газ).

У фоторезисторах (фотосопротівленіем) використовується внутрішній фотоефект. Полягає в тому, що джерело випромінювання викликає збільшення енергії у частині електронів речовини, іонізацію частини атомів і утворення нових носіїв зарядів - вільних електронів і дірок, внаслідок чого електричний опір речовини зменшується.

У напівпровідникових фотоелементах - фотодиодах і фототріодах використовується фотоефект виникнення ЕРС.

Фоторезистор - напівпровідниковий прилад, електричний опір якого різко змінюється під дією падаючого на нього випромінювання.

Фоторезистор (рис. 8.6, а) являє собою скляну пластинку 1. на яку шляхом напилення в вакуумі завдано тонкий шар напівпровідника 2. а по краях виведені два металеві електроди 3. При виготовленні напівпровідниковий шар покривається прозорим лаком для захисту від вологи і механічних пошкоджень. Платівку поміщають в корпус з двома висновками.

Через неосвітлений фоторезистор проходить малий струм, званий темновим Iт. При висвітленні фоторезистора через нього йде загальний струм I св.

Різниця між загальним і темновим струмами називається фотострумом Iф.

Як напівпровідника застосовується сірчистий свинець (фотоелемент ФВА), селенід кадмію (фоторезистор ФСД), сірчистий кадмій (фоторезистор ФСК).

Мал. 8.7. Фоторезистор: а) - схема з'єднання; б) - вольтамперная характеристика

Фоторезистор характеризується інтегральною чутливістю до світлового потоку, мкА / лм

де Iф - фотоструму, мкА; Ф - світловий потік, лм.

Залежність фотоструму від напруги при постійному світловому потоці є вольтамперних характеристику фоторезистора (рис. 8.7, б).

Фоторезистори мають значну інерцію, нелінійної залежністю фотоструму від світлового потоку (світлова характеристика за наявності) та сильною залежністю електричного опору від температури, що є їх недоліком.

Фоторезистори знайшли широке застосування в промисловій електроніці, автоматиці, обчислювальній техніці.

Напівпровідниковий фотоелемент - являють собою прилад, в якому під дією падаючого на нього випромінювання виникає ЕРС, звана фото-ЕРС.

Фотодатчики використовують в схемах захисту, що забезпечують відключення установки при попаданні в небезпечну зону обслуговуючого персоналу, для підрахунку деталей, контролю цілісності ріжучого інструменту.

ФотПрілукіе розробляються на базі фоторезисторов (рис. 8.8) і застосовуються для управління зовнішнім освітленням вулиць, площ, територій підприємств.

Мал. 8.8. Схема електрична принципова фотПрілукіе

Оптикоелектричного датчікі.Оптрони і оптоелектронні реле є одним з основних елементів оптоелектроніки, що набули поширення в останні роки. Він складається з джерела - светоізлучателя (світлодіода) 1 (рис. 8.9) і приймача випромінювання (світлочутливого детектора, фотодіода, фототранзистор або Фототиристори) 2, пов'язаних оптичним середовищем і конструктивно об'єднаних в одному корпусі (оптопара).

Мал. 8.9. оптоелектронні реле

Діодні оптопари характеризуються термостабильностью, лінійністю характеристик і використовуються в бистропереключающіхся схемах.

Геркони. Магнітокеровані контакти впаяні в скляну колбу, заповнену, азотом або інертним газом, тобто ізольовані від зовнішнього середовища (герметизовані), тому їх називають скорочено герконами, що означає герметизовані контакти.

Мал. 8.11. Електричні схеми тахогенераторів:

а) - постійного струму; б) - змінного струму

Схема асинхронного тахогенератора змінного струму показана на рис. 8.11, б). Пристрій таких тахогенераторів не відрізняється від пристрою асинхронного однофазного двигуна.

Для вимірювання частоти обертання вал двигуна механічно з'єднується з валом тахогенератора за допомогою передачі або вбудовується в машини.

Датчик холу. Заснований на ефекті Холла - електромагнітному ефекті, в основі якого лежить відхилення рухомих електронів в магнітному полі.

У магнітному полі на рухомі електрони впливає сила.

Вектор сили перпендикулярний напрямку, як магнітної так і електричної складових поля.

Якщо внести в магнітне поле з індукцією В (рис. 8.12, а) напівпровідникову пластинку (наприклад, з арсеніду індію або антімоніда індію), через яку протікає електричний струм, то на бічних сторонах, перпендикулярно напрямку струму виникає різниця потенціалів. Напруга Холла (ЕРС Холла) пропорційно току і магнітної індукції.

Мал. 8.12. Датчик Холла: а) - ефект Холла; б) - датчик Холла

Датчик складається з постійного магніту 2. пластини напівпровідника 1 (рис. 8.12, б) і інтегральної мікросхеми. Між пластинкою і магнітом є зазор. У зазорі датчика знаходиться сталевий екран 3. Коли в зазорі немає екрану 3. то на платівку 1 напівпровідника діє магнітне поле і з неї знімається різниця потенціалів. Якщо ж в зазорі знаходиться екран, то магнітні силові лінії замикаються через екран і на пластику не діє, в цьому випадку різниця потенціалів на платівці не виникає.

Інтегральна мікросхема перетворює різницю потенціалів, що створюється на платівці, в негативні імпульси напруги певної величини на виході датчика. Коли екран знаходиться в зазорі датчика, то на його виході буде напруга, якщо ж в зазорі датчика екрану немає, то напруга на виході датчика близьке до нуля.

Схожі статті

  • Явище електромагнітної індукції - студопедія

    ЯВИЩЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ З моменту відкриття факту, що всякий струм породжує магнітне поле (Ерстед, 1820 г.) робилися численні спроби викликати зворотне явище - порушити ток в

  • Цитоплазматична мембрана (ЦПМ) - студопедія

    Цитоплазматична мембрана (ЦПМ) Сучасне визначення клітини наступне: клітина - це відкрита, обмежена активною мембраною, структурована система біополімерів (білків і нуклеїнових

  • Реостати - студопедія

    «Металевий реостат» являє собою електричний апарат ручного управління, що складається з секційного металевого резистора з відводами від секцій та перемикає пристрої, яким можна