Како се користе фоторесистори, фотодиоди и фототрансистори

Сензори су потпуно различити. Они се разликују у принципу деловања, логици свог рада и физичким појавама и количинама на које су у стању да одговоре. Сензори светлости се не користе само у аутоматској опреми за контролу осветљења, већ се користе у великом броју уређаја, од напајања до аларма и безбедносних система.

Главне врсте фотоелектронских уређаја. Опште информације

Фотодетектор у општем смислу је електронски уређај који реагује на промену пада светлосног тока на његовом осетљивом делу. Они се могу разликовати, и по структури и по принципу рада. Погледајмо их.

Фоторесистори - мењају отпор приликом осветљења

Фоторесистор је фотографски уређај који мења проводљивост (отпор) у зависности од количине светлости која пада на његову површину. Интензивније излагање светлости осетљиви део је мањи отпор. Ево шеме тога.

Састоји се од двије металне електроде између којих се налази полуводички материјал. Када светлосни ток удари у полуводич, у њему се ослобађају носачи набоја, то доприноси проласку струје између металних електрода.

Енергија светлосног тока се троши на превазилажење ремена у опсегу од стране електрона и њихов прелазак у опсег проводљивости. Као полуводич, фотопреводници користе материјале као што су: Кадмијум сулфид, оловни сулфид, кадмијум селенит и други. Спектрална карактеристика фоторесистера зависи од врсте овог материјала.

Занимљиво:

Спектрална карактеристика садржи податке о томе која таласна дужина (боја) светлосног тока је најосетљивија на фоторесистор. У неким је случајевима потребно пажљиво одабрати емитер светлости одговарајуће таласне дужине, како би се постигла највећа осетљивост и радна ефикасност.

Фоторесист није предвиђен за тачно мерење осветљења, већ за одређивање присуства светлости, а према његовим очитавањима окружење се може открити светлије или тамније. Карактеристика напона струје за фоторесист је следећа.

Приказује зависност струје од напона за различите вредности светлосног тока: Ф - тама и Ф3 - ово је светла светлост. Она је линеарна. Друга важна карактеристика је осетљивост, она се мери у мА (µА) / (Лм * В). Ово одражава колико струје тече кроз отпорник, са одређеним светлосним током и примењеним напоном.

Отпорност на таму је активни отпор у потпуном одсуству осветљења, он се означава са РТ, а карактеристична РТ / Рб је стопа промене отпорности из стања фоторесистера у потпуном одсуству осветљења до максималног осветљеног стања, односно минималног могућег отпора.

Фоторесистори имају значајан недостатак - његову фреквенцију пресека. Ова вредност описује максималну фреквенцију синусоидног сигнала са којим моделирате светлосни ток, при чему се осетљивост смањује за 1,41 пута. У референтним књигама то се одражава или кроз вредност фреквенције, или кроз временску константу. Одражава брзину уређаја, која обично траје десетине микросекунди - 10 ^ (- 5) с. То вам не дозвољава да га користите тамо где су вам потребне високе перформансе.

Фододиода - претвара светлост у електрични набој

Фотодиода је елемент који претвара свјетлост која улази у осјетљиво подручје у електрични набој. То је због тога што се током зрачења у пн спајању догађају различити процеси повезани са кретањем носача набоја.

Ако се проводљивост променила на фоторесистору услед кретања носача наелектрисања у полуводичу, тада се на граници пн спајања формира набој. Може да ради у режиму фотоконвертера и генератора фотографија.

По структури је исто што и уобичајена диода, али на њеном је кућишту прозор за пролаз светлости. Споља се појављују у различитим изведбама.

Фотодиоди црног тијела прихватају само инфрацрвено зрачење. Црни премаз је нешто попут нијансирања. Филтрира ИЦ спектар да би се искључила могућност покретања зрачења других спектра.

Фотодиоде, попут фотопрепортера, имају прекидну фреквенцију, само што су овде величине веће и достижу 10 МХз, што омогућава добре перформансе. П-и-Н фотодиоди имају велику брзину - 100 МХз-1 ГХз, попут диода заснованих на Сцхоттки-овој баријери. Лавинске диоде имају прекидну фреквенцију од око 1-10 ГХз.

У режиму фотоконвертера, таква диода делује попут кључа који се контролише светлошћу, за то је повезана у струјни круг унапред. То јест, катода до тачке са позитивнијим потенцијалом (до плус), а анода до негативнијег потенцијала (до минус).

Када диода није осветљена светлошћу, тече само повратна тамна струја Иобрт (јединице и десетине µА), а када се диода запали, додаје се фототок који зависи само од степена осветљења (десетине мА). Што је више светлости, то је више струје.

Фото струја Ако је једнака:

Ипх = Синт * Ф,

где је Синт интегрална осетљивост, Ф је светлосни ток.

Типична шема за укључивање фотодиода у режиму фотоконвертера. Обратите пажњу на то како је повезан - у супротном смеру у односу на извор напајања.

Други режим је генератор. Када светлост уђе у фотодиоду, напон се ствара на њеним терминалима, док су струје кратког споја у овом режиму десетине ампера. Подсећа рад соларних ћелијаали имају малу снагу.

Фототрансистори - отварају се количином упадне светлости

Фототрансистор је сам по себи својствен биполарни транзистор који уместо основног излаза има прозор у случају да тамо улази светло. Принцип рада и разлози овог ефекта слични су претходним уређајима. Биполарни транзистори се контролишу количином струје која тече кроз базу, а фототрансисторима, по аналогији, контролише се количина светлости.

Понекад УГО још увек приказује излаз базе. Опћенито, напон се напаја на фототрансистор, као и на уобичајени, а друга могућност пребацивања је са плутајућом базом, када основни излаз остане неискориштен.

У струјни круг су такође укључени фототрансистори.

Или замените транзистор и отпорник, у зависности од тога шта вам тачно треба. У недостатку светлости, кроз транзистор тече тамна струја, која је формирана од основне струје, коју можете сами подесити.

Постављањем потребне основне струје, можете подесити осетљивост фототрансистора одабиром његовог основног отпорника. На тај начин се може ухватити и најјача светлост.

У совјетска времена, радиоаматери су направили фототрансисторе властитим рукама - направили су прозор за осветљење, одсекавши део кућишта са конвенционалним транзисторима. За ово су транзистори попут МП14-МП42 одлични.

Из карактеристика напона струје видљива је зависност фототока од осветљења, док је практично независно од напона колектора и емитора.

Поред биполарних фототрансистора, постоје и теренски. Биполарни делују на фреквенцијама од 10-100 кХз, а тада су теренски осјетљивији. Њихова осетљивост достиже неколико ампера по лумуну, а „брза“ - до 100 МХз. Транзистори са ефектом поља имају занимљиву карактеристику: при максималним вредностима светлосног тока напон на капији скоро не утиче на струју одвода.

Обим фотоелектронских уређаја

Пре свега, требало би да размотрите познатије могућности за њихову примену, на пример, аутоматско укључивање светлости.

Дијаграм приказан горе је најједноставнији уређај за укључивање и искључивање терета у одређеном светлосном стању. Фододиода ФД320 Када уђе светло, отвори се одређени напон и Р1 падне одређени напон када је његова вредност довољна да отвори транзистор ВТ1 - отвара се и отвара други транзистор - ВТ2. Ова два транзистора су двостепено појачало струје, неопходно за напајање калемова релеја К1.

Диода ВД2 - потребна за сузбијање ЕМФ само-индукције, која се формира приликом пребацивања завојнице. Једна од жица из оптерећења повезана је на улазни терминал релеја, горња према шеми (за наизменичну струју - фазу или нулу).

Обично смо затворили и отворили контакте, они су потребни или за одабир кола који ће се укључити или за одабир или укључивање или искључивање оптерећења из мреже када се постигне потребно осветљење. Потенциометар Р1 потребан је за подешавање уређаја да ради на праву количину светлости. Што је већи отпор, мање је светлости потребно за укључивање круга.

Варијације ове шеме користе се у већини сличних уређаја, додајући одређени скуп функција ако је потребно.

Поред укључивања светлосног оптерећења, такви фотодетектори се користе у разним управљачким системима, на пример, фоторезистори се често користе на метро турнетилима за детекцију неовлашћеног (зечјег) преласка кретњака.

У штампарији, када се трака папира поквари, светлост улази у фотодетектор и на тај начин даје руковатељу сигнал о томе. Емитер се налази на једној страни папира, а фотодетектор је на полеђини. Када се папир растрга, светлост из емитера допире до фотодектора.

У неким врстама аларма, емитер и фотодетектор користе се као сензори за улазак у собу, а инфрацрвени уређаји се користе тако да зрачење није видљиво.

Када је реч о ИР спектру, не можете да поменете ТВ пријемник који прима сигнал са ИР ЛЕД-а на даљинском управљачу када прелазите канале. Информације се кодирају на посебан начин и телевизор разумије шта вам треба.

Информације које се тако раније преносе путем инфрацрвених портова мобилних телефона. Брзина преноса је ограничена како секвенцијалним начином преноса, тако и принципом рада самог уређаја.

Компјутерски мишеви такође користе технологију повезану са фотоелектронским уређајима.

Апликација за пренос сигнала у електронским круговима

Оптоелектронски уређаји су уређаји који комбинују предајник и фотодетектор у истом кућишту, попут оних описаних горе. Потребни су за повезивање два круга електричног круга.

Ово је неопходно за галванску изолацију, брзи пренос сигнала, као и за повезивање једносмерних и једносмерних кругова, као у случају троструког управљања у 220 В 5 В кругу са сигналом из микроконтролера.

Имају графичко означавање које садржи информације о врсти елемената који се користе у оптопару.

Размотримо неколико примера употребе таквих уређаја.

Управљање триаком помоћу микроконтролера

Ако дизајнирате тиристор или тројацни претварач, наићи ћете на проблем. Прво, ако се прелаз на контролном излазу пробије - на пин микроконтролера високи потенцијал ће пасти и последњи неће успети. За то су развијени посебни покретачи, са елементом званим оптосимистор, на пример, МОЦ3041.

Оптопарна повратна информација

Код стабилизираних напајања за напајање потребне су повратне информације. Ако у овом кругу искључимо галванску изолацију, у случају квара неких компоненти у ОС кругу, на излазном кругу ће се појавити високи потенцијал, а повезана опрема неће успети, не говорим о чињеници да можете бити шокирани.

У конкретном примеру видите имплементацију таквог ОС-а из излазног круга у повратно навијање (контролу) транзистора помоћу опто-спајања са серијском ознаком У1.

Закључци

Фото и оптоелектроника веома су важни одељци у електроници који су значајно побољшали квалитет опреме, њене цене и поузданост. Коришћењем оптоелектора могуће је искључити употребу изолационог трансформатора у таквим круговима, што смањује укупне димензије. Поред тога, неке уређаје је једноставно немогуће имплементирати без таквих елемената.