Foto dan aplikasi mereka

Apakah fotosensor?

Di dalam pelbagai peranti elektronik, peranti rumah dan industri automasi, pelbagai reka bentuk radio amatur foto-foto digunakan secara meluas. Sesiapa yang pernah membongkar tetikus komputer lama, seperti yang dipanggil "komovskaya," dengan bola di dalam, pastinya telah melihat roda dengan slot berputar di dalam slot pencetus.

Fotografer ini dipanggil pemisah foto - mengganggu aliran cahaya. Pada satu sisi sensor sedemikian adalah sumber - LEDsebagai peraturan, inframerah (IR), dengan satu lagi phototransistor (lebih tepat, dua phototransistors, dalam beberapa model fotodiode, untuk menentukan juga arah putaran). Apabila roda dengan slot diputar, denyutan elektrik diperolehi pada output fotosensor, yang merupakan maklumat mengenai kedudukan sudut roda ini sendiri. Peranti sedemikian dipanggil pengekod. Lebih-lebih lagi, pengekod boleh jadi hanya kenalan, ingat roda tetikus moden!

Penggagak foto digunakan bukan sahaja pada "tikus" tetapi juga pada peranti lain, sebagai contoh, sensor kelajuan beberapa mekanisme. Dalam kes ini, satu fotosensor tunggal digunakan, kerana arah putaran tidak diperlukan untuk ditentukan.

Jika untuk beberapa sebab, paling kerap untuk dibaiki, memanjat ke peranti elektronik lain, maka sensor foto boleh didapati di pencetak, pengimbas dan penyalin, dalam pemacu CD, pemain DVD, perakam kaset video, kamkoder dan peralatan lain.

Jadi apa yang photosensor, dan apa itu? Lihat saja, tanpa pergi ke fisika semikonduktor, tidak memahami formula dan tidak mengucapkan kata-kata yang tidak dapat difahami (rekombinasi, penyerapan pembawa minoriti), yang dipanggil "pada jari", bagaimana pencahayaan ini bekerja.

Rajah 1. Pengatur Foto

Photoresistor

Semuanya jelas dengannya. Sebagai perintang pemalar biasa mempunyai rintangan ohmik, arah sambungan dalam litar tidak memainkan peranan. Hanya tidak seperti perintang berterusan, ia mengubah rintangan di bawah pengaruh cahaya: apabila diterangi, ia berkurangan beberapa kali. Bilangan "masa" ini bergantung kepada model photoresistor, terutamanya pada rintangan gelapnya.

Secara struktural, photoresistors adalah kes logam dengan tingkap kaca di mana plat berwarna abu-abu dengan trek zigzag dapat dilihat. Model kemudiannya dijalankan dalam kes plastik dengan bahagian telus.

Kelajuan photoresistors adalah rendah, jadi mereka boleh bekerja hanya pada frekuensi yang sangat rendah. Oleh itu, dalam perkembangan baru, mereka hampir tidak pernah digunakan. Tetapi ia berlaku bahawa dalam proses pembaikan peralatan lama mereka perlu bertemu.

Untuk memeriksa kesihatan photoresistor, sudah cukup untuk memeriksa rintangannya dengan multimeter. Dalam ketiadaan lampu, rintangan harus besar, sebagai contoh, fotoresistor SF3-1 mempunyai rintangan gelap menurut data rujukan 30MΩ. Jika ia dinyalakan, maka rintangan akan jatuh ke beberapa KOhms. Penampilan photoresistor ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2. Photoresistor SF3-1

Photodiod

Sangat serupa dengan dioda penerus konvensional, jika tidak untuk sifat bertindak balas terhadap cahaya. Jika anda "berdering" dengan penguji, lebih baik menggunakan suis terkini, maka jika tidak ada pencahayaan hasilnya akan sama seperti dalam keadaan diode konvensional: di arah ke depan peranti akan menunjukkan sedikit perlawanan, dan dalam arah yang bertentangan panah peranti tidak akan bergerak.

Mereka mengatakan bahawa dioda dihidupkan ke arah yang bertentangan (titik ini perlu diingat), jadi arus tidak mengalir melaluinya. Tetapi, jika dalam inklusi ini fotodioda disalakan dengan mentol lampu, maka anak panah akan tergesa-gesa tergesa-gesa ke tanda sifar.Mod operasi photodiode ini dipanggil photodiode.

Fotodioda juga mempunyai mod operasi fotovoltaik: apabila cahaya mencecahnya, ia seperti bateri solar, menghasilkan voltan yang lemah, yang, jika dikuatkan, boleh digunakan sebagai isyarat berguna. Tetapi, lebih sering fotodiode digunakan dalam mod photodiode.

Fotodiod reka bentuk lama dalam rupa adalah silinder logam dengan dua petunjuk. Sebaliknya adalah lensa kaca. Fotodiod moden mempunyai perumahan yang diperbuat daripada plastik telus, sama seperti LED.

Rajah. 2. Fotodiod

Phototransistor

Dalam penampilan, mereka tidak dapat dibezakan daripada LED, kes yang sama diperbuat daripada plastik telus atau silinder dengan kaca di hujungnya, dan daripadanya terdapat dua keluaran - pengumpul dan pemancar. Phototransistor nampaknya tidak memerlukan output asas, kerana isyarat masukan untuknya adalah fluks cahaya.

Walaupun, sesetengah fototransistor masih mempunyai output asas, yang, sebagai tambahan kepada cahaya, juga membolehkan transistor dikawal secara elektrik. Ini boleh didapati dalam beberapa optocouplers transistor, contohnya, AOT128 dan 4N35 yang diimport, yang pada dasarnya berfungsi sebagai analog. Perintang dihubungkan antara asas dan pemancar phototransistor untuk sedikit merangkumi phototransistor, seperti ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 3. Phototransistor

Optocoupler kami biasanya "hang" 10-100KΩ, manakala "analog" yang diimport mempunyai kira-kira 1MΩ. Jika anda meletakkan 100K walaupun, ia tidak akan berfungsi, transistor hanya tertutup rapat.

Bagaimana untuk memeriksa phototransistor

Phototransistor hanya boleh diperiksa oleh penguji, walaupun ia tidak mempunyai output asas. Apabila ohmmeter dihubungkan dengan mana-mana kekutuban, rintangan bahagian pengilang - pemancar agak besar, kerana transistor ditutup. Apabila cahaya intensiti dan spektrum yang mencukupi mendapat pada kanta, ohmmeter akan menunjukkan sedikit rintangan - transistor dibuka, jika, tentu saja, adalah mungkin untuk meneka polaritas sambungan tester. Malah, tingkah laku ini menyerupai transistor konvensional, hanya ia terbuka dengan isyarat elektrik, dan ini dengan aliran cahaya. Sebagai tambahan kepada keamatan fluks cahaya, komposisi spektrum memainkan peranan penting. Untuk ciri ujian transistor, lihat di sini. 

Spektrum cahaya

Biasanya, fotografer disesuaikan dengan gelombang cahaya tertentu radiasi cahaya. Jika ini adalah radiasi inframerah, maka sensor sedemikian tidak bertindak balas dengan baik kepada LED biru dan hijau, cukup baik untuk merah, lampu pijar, dan tentu saja untuk inframerah. Ia juga tidak menerima cahaya dari lampu pendarfluor. Oleh itu, sebab pengoperasian fotogenor yang lemah itu semata-mata boleh menjadi spektrum sumber cahaya yang tidak sesuai.

Ia ditulis di atas bagaimana untuk menelefon photodiode dan phototransistor. Di sini anda perlu memberi perhatian kepada apa-apa yang sepele seperti jenis peranti pengukur. Dalam multimeter digital moden, dalam mod kesinambungan semikonduktor, ditambah berada di tempat yang sama seperti apabila mengukur voltan DC, iaitu. pada wayar merah.

Hasil pengukuran akan menjadi penurunan voltan dalam millivolts pada persimpangan p-n di arah hadapan. Sebagai peraturan, ini adalah nombor dalam lingkungan 500 - 600, yang bergantung bukan sahaja pada jenis peranti semikonduktor, tetapi juga pada suhu. Dengan peningkatan suhu, angka ini menurun sebanyak 2 untuk setiap darjah Celsius, yang disebabkan oleh pekali suhu rintangan TCS.

Apabila menggunakan penunjuk pointer, harus diingat bahawa dalam mod pengukuran rintangan, output positif adalah pada tolak dalam mod pengukuran voltan. Dengan pemeriksaan sedemikian, lebih baik untuk menerangi sensor foto dengan lampu pijar pada jarak dekat.

Memasangkan fotosensor dengan mikrokontroler

Baru-baru ini, banyak peminat radio telah menarik perhatian besar dalam merancang robot. Selalunya, ia adalah sesuatu yang seolah-olah primitif, seperti kotak dengan bateri pada roda, tetapi sangat pintar: mendengar segala-galanya, melihat segala-galanya, mengelilingi halangan.Dia melihat segala-galanya hanya disebabkan oleh phototransistors atau photodiodes, dan mungkin juga photoresistors.

Semuanya sangat mudah disini. Sekiranya ini adalah photoresistor, ia cukup untuk menyambungkannya, seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah, dan dalam hal phototransistor atau photodiode, supaya tidak mengelirukan kekutuban, "cincin" mereka terlebih dahulu, seperti yang dinyatakan di atas. Ia amat berguna untuk melakukan operasi ini, jika bahagiannya tidak baru, pastikan ia sesuai. Menyambung sensor foto yang berbeza kepada mikropengawal ditunjukkan dalam rajah 4.

Rajah 4. Skim untuk menyambungkan penunjuk kepada mikropengawal

Pengukuran cahaya

Fotodiod dan phototransistor mempunyai sensitiviti yang rendah, bukan linear yang tinggi dan spektrum yang sangat sempit. Aplikasi utama peranti foto ini adalah untuk bekerja dalam mod utama: on - off. Oleh itu, penciptaan meter cahaya pada mereka adalah agak bermasalah, walaupun sebelumnya di semua meter cahaya analog mereka digunakan dengan tepat penembak ini.

Tetapi nasib baik, nanoteknologi tidak berhenti, tetapi maju ke depan dengan pesat. Untuk mengukur pencahayaan "di sana mereka telah" mencipta TSL230R cip khusus, yang merupakan penukar frekuensi pencahayaan yang dapat diprogramkan.

Secara luaran, peranti ini cip dalam kes DIP8 yang diperbuat daripada plastik telus. Semua isyarat input dan keluaran di serasi dengan logik TTL - CMOS, yang menjadikannya mudah untuk memasangkan penukar dengan mana-mana pengawal mikrokontroler.

Menggunakan isyarat luaran, anda boleh mengubah sensitiviti fotodiod dan skala isyarat keluaran, masing-masing, 1, 10, 100 dan 2, 10, dan 100 kali. Ketergantungan kekerapan isyarat output pada pencahayaan adalah linear, dari pecahan hertz hingga 1 MHz. Tetapan skala dan sensitiviti dilakukan dengan membekalkan tahap logik kepada hanya 4 input.

Mikroelektrik boleh diperkenalkan ke dalam mod penggunaan mikro (5 μA) yang mana terdapat kesimpulan yang berasingan, walaupun ia tidak begitu hebat dalam mod pengendalian. Dengan voltan bekalan 2.7 ... 5.5 V, penggunaan semasa tidak melebihi 2 mA. Untuk operasi cip tidak memerlukan strapping luaran, kecuali kapasitor menyekat untuk kuasa.

Malah, ia cukup untuk menyambungkan meter kekerapan ke microcircuit dan mendapatkan bacaan pencahayaan, dengan jelas, dalam beberapa UEs. Dalam hal menggunakan mikrokontroler, memberi tumpuan kepada kekerapan isyarat output, anda boleh mengawal pencahayaan di dalam bilik, atau hanya dengan prinsip "menghidupkan".

TSL230R bukan satu-satunya meter cahaya. Malah lebih canggih adalah sensor Maxim MAX44007-MAX44009. Dimensi mereka lebih kecil daripada TSL230R, penggunaan kuasa adalah sama seperti sensor lain dalam mod tidur. Tujuan utama sensor cahaya semacam itu ialah penggunaan dalam peranti berkuasa bateri.

Kawalan fotogenik pencahayaan

Salah satu tugas yang dilakukan dengan bantuan penembak adalah kawalan pencahayaan. Skim sedemikian dipanggil penyampai gambar, selalunya ini adalah kemasukan mudah pencahayaan dalam kegelapan. Untuk tujuan ini, banyak amatur telah membangunkan banyak litar, yang sebahagiannya akan kita pertimbangkan dalam artikel seterusnya.

Penerusan artikel: Skim relay gambar untuk kawalan pencahayaan