Fotorezystory wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, które zmieniają swoją rezystancję w zależności od stopnia oświetlenia. Główną różnicą w stosunku do innych urządzeń fotoelektrycznych jest wysoka stabilność parametrów i liniowość zmian rezystancji w dość szerokim zakresie. Ta ostatnia właściwość pozwala na zastosowanie fotorezystorów nie tylko w automatyce cyfrowej, ale także w technologii analogowej, np. jako izolowane galwanicznie regulatory głośności.

Fotorezystory to elementy stosunkowo bezwładnościowe o znacznie niższej (kilka kiloherców) prędkości w porównaniu do fotodiod i fototranzystorów. Po nagłych zmianach oświetlenia ich opór nie zmienia się gwałtownie, ale „pływa” przez pewien czas. Należy to uwzględnić w praca praktyczna i rób krótkie przerwy, aby dostosować się do światła. Eksperyment pokaże, jak „małe” są.

W zależności od czułości widmowej fotorezystory dzielą się na dwie duże grupy: do pracy w widzialnej i podczerwonej części widma. Schematy elektryczne ich inkluzje pokrywają się (ryc. 3.44, a...m). Jedyne, co musisz wcześniej dowiedzieć się z arkusza danych, to maksymalne dopuszczalne napięcie robocze. W szczególności fotorezystory SF2-5, SFZ-4A/B, SFZ-5 nie mogą być zasilane napięciem większym niż 1,3...2 V. Zdecydowana większość fotorezystorów może pracować przy napięciach 5...50 V. Ich ciemna barwa rezystancja wynosi 1...200 MOhm, a w stanie oświetlonym - dwa do trzech rzędów wielkości mniej.

Ryż. 3,44. Schematy podłączenia fotorezystorów do MK (początek) -.

a) rezystory /?U tworzą dzielnik napięcia. Gdy fotorezystor jest oświetlony, jego rezystancja maleje. Rezystor J służy jako zabezpieczenie w przypadku całkowitego zwarcia rezystora strojenia i błędnego przejścia linii MKV do trybu wyjściowego o poziomie WYSOKIM. Jeżeli rezystor R2 jest stały, wówczas rezystor R3 można zastąpić zworką;

c) podłączenie fotorezystora /? 2k MK w odniesieniu do przewodu wspólnego, a nie do obwodu zasilającego. Gdy świeci się fotorezystor R2, napięcie na wejściu MK maleje;

Ryż. 3,44. Schematy podłączenia fotorezystorów do MK (ciąg dalszy):

d) ekonomiczny „przekaźnik Turczenkowa” oparty na tranzystorach germanowych VTI, K72 o różnej przewodności. Próg działania ustawia się za pomocą rezystora;

e) fotorezystor RI określa prąd bazowy tranzystora UT1, ponieważ wchodzi on w górne ramię dzielnika RI, R2. Suwak rezystora zmiennego należy ustawić w takiej pozycji, aby prąd bazy tranzystora UT1 nie przekraczał normy przy mocnym oświetleniu fotorezystora;

f) w stanie początkowym świeci się fotorezystor /?2, tranzystor UT1 jest zwarty, dioda LED NI jest wyłączona. Kiedy poziom oświetlenia fotorezystora spadnie do pewnego progu (regulowanego przez rezystor R3), tranzystor otwiera się, dioda LED zapala się, a poziom wejściowy MK jest ustawiony na NISKI;

g) rejestrator krótkich błysków światła lub odbiornik sygnałów modulowanych impulsowo. Tranzystor VTI znajduje się w trybie odcięcia. Kondensator C/ eliminuje fałszywe alarmy spowodowane powolnymi zmianami oświetlenia tła, np. gdy dzień zmienia się w noc;

h) tranzystor VTI zwiększa czułość fotosensora R2, co pozwala na wykorzystanie zwykłej linii portu MK, a nie tylko wejścia ADC. Rezystor ustala położenie punktu pracy tranzystora UT1\

i) jeśli świecą oba fotorezystory R2, to na wejściu MK występuje poziom NISKI (regulowany przez rezystor R1). Jeśli jeden (dowolny) fotorezystor zostanie przyciemniony, wówczas całkowita „fotorezystor” gwałtownie wzrośnie, a na wejściu MK pojawi się poziom WYSOKI. Fotorezystory pełnią logiczną funkcję „światła ORAZ”;

Ryż. 3,44. Schematy podłączenia fotorezystorów do MK (koniec):

j) rezystor R3 reguluje próg odpowiedzi wzmacniacza operacyjnego DAI (komparator napięcia). Rezystancja rezystora R2 jest wybierana tak, aby była w przybliżeniu taka sama jak rezystancja RI w stanie „nieaktywnym”. W przypadku znacznego usunięcia fotorezystora jego przewody łączące należy ekranować;

l) kondensatory C/, C2 zwiększają stabilność pomiarów, eliminują szum impulsowy i tworzą lekką histerezę podczas nagłych wahań oświetlenia;

l) wewnętrzny komparator analogowy MK służy do oszacowania poziomu oświetlenia. Stosowana metoda polega na porównaniu zmierzonego napięcia z „piłą”, którą sam MK wytwarza na ujemnym zacisku komparatora (linia wejściowa chwilowo staje się wyjściem).

Fotodiody w obwodach MK

Fotodiody należą do klasy urządzeń półprzewodnikowych, których podstawą jest wewnętrzny efekt fotoelektryczny. Kiedy złącze /Δ-A7 jest naświetlane fotonami, wewnątrz półprzewodnika generowane są nośniki prądu. Zmiana prądu jest równoznaczna ze zmianą rezystancji, którą można łatwo zarejestrować i zmierzyć.

Fotodiody są szeroko stosowane do rejestracji emisji światła. Ich zaletą w porównaniu do fotorezystorów i fototranzystorów jest duża prędkość i dobra czułość.

Istnieją dwa główne tryby pracy fotodiod:

Dioda (fotodioda, fotorezystor) z polaryzacją zaporową;

Generator (fotowoltaiczny, fotowoltaiczny) bez uprzedzeń.

Tryb diodowy jest używany częściej i charakteryzuje się szerokim zakresem

zmiany oporu wstecznego i dobra wydajność. Tryb generatora ma następujące wady: dużą pojemność zastępczą i dużą bezwładność. Zaletą jest niski poziom szumów własnych.

Fotodiody produkowane są przez firmy: Vishay, OSRAM, Hamamatsu Photonics, Quartz, itp. Typowe parametry: długość fali 850...950 nm, czułość prądowa 10...80 µA, szerokość charakterystyki promieniowania 15...65°, wzniesienie /czas opadania 2...100 ns , temperatura robocza-55…+ 100°С. Czułość fotodiod maleje wraz ze wzrostem temperatury i napięcia. Prąd ciemny wzrasta 2...2,5 razy na każde 10°C, dlatego często do obwodu wprowadzana jest kompensacja termiczna.

Na ryc. 3.45, a...g przedstawia schematy bezpośredniego podłączenia fotodiod do MK. Na ryc. 3.46, a...e przedstawia obwody ze wzmacniaczami wykorzystującymi tranzystory. Na ryc. 3.47, a...o - ze wzmacniaczami na mikroukładach.

b) podłączenie fotodiody BLI do obwodu mocy. Naciśnięcie przełącznika SI symuluje stan świecenia fotodiody podczas przebiegów testowych;

c) zwiększenie ogólnej czułości poprzez równoległe połączenie kilku fotodiod BLI...Bin. Fotodiody pełnią logiczną funkcję „światła OR”;

d) równoległe połączenie kilku fotodiod podłączonych do wspólnego przewodu;

e) sekwencyjne łączenie fotodiod według obwodu „światło AND”. Umożliwia wykrycie momentu zaciemnienia jednego z kilku podświetlanych fotodetektorów na przenośniku;

f) sekwencyjne połączenie kilku fotodiod podłączonych do wspólnego przewodu;

g) obwód mostkowy do załączenia fotodiody BLI, który ma zwiększoną czułość i histerezę (R6). Wymagane jest wstępne zrównoważenie mostka z rezystorem R3.

a) fotodioda BL1 zastępuje rezystor bazowy wzmacniacza tranzystorowego;

b) migająca dioda NI pełni funkcję... fotodetektora. W stanie początkowym NI generuje impulsy elektryczne (nie świetlne!) o częstotliwości „migania” wynoszącej około 2 Hz. Po wystawieniu na działanie oświetlenia zewnętrznego generowanie zatrzymuje się, co wykrywa MK poprzez tranzystor VTI

c) włączenie tranzystora VT1 zwiększa odporność na zakłócenia i zwiększa stromość zboczy sygnału z fotosensora BLL Kondensator C/ eliminuje zakłócenia spowodowane wahaniami oświetlenia;

d) optoizolowany mikser częstotliwości. Wejście MK odbiera sygnał o różnicy częstotliwości modulacji „światło” „/, -/2” z dwóch diod LED HL1 (/j) i HL2(f2). Obwód /1 / musi być dostrojony do częstotliwości różnicowej;

e) zwiększenie czułości poprzez równoległe połączenie dwóch fotodiod VI, BL2. Tranzystor VTI jest odcięty i nie reaguje na powolny dryf oświetlenia;

f) zamiast wzmacniacza operacyjnego DAI można użyć komparatora analogowego MK. Prędkość odbioru fotodiody „laserowej” wynosi do 5 Mbit/s po kablu światłowodowym o długości 1000… 1 km.

a) zastosowanie precyzyjnego wzmacniacza DA1 (Analog Devices) w celu zapewnienia długoterminowej stabilności sygnałów z fotosensora BLI\

b) niestandardowe włączenie diody NI IR LED jako fotodetektora zakresu długości fali podczerwieni. Rezystor reguluje wzmocnienie kaskady wzmacniacza operacyjnego DAI

c) wzmacniacz-kształtujący na chipie „telewizyjnym” DA1. Rezystor reguluje czułość fotosensora BLI

d) bipolarne zasilanie wzmacniacza operacyjnego DA/. Kondensator CI eliminuje „dzwonienie” na zboczach sygnału powstające podczas nagłych zmian oświetlenia. Jest to standardowa technika w przypadku innych schematów;

e) w celu ograniczenia zakłóceń zewnętrznych wzmacniacz transimpedancyjny DA 1.2 (jest to przetwornik prądowo-napięciowy) objęty jest sprzężeniem zwrotnym poprzez integrator DAI.3. Zasilanie wzmacniacza operacyjnego jest dostarczane z linii wyjściowej MK. Napięcie odniesienia 0,5 V tworzy wtórnik DAL /;

Ryż. 3,47. Schematy podłączenia fotodiod do MK poprzez wzmacniacze na mikroukładach

(kontynuacja):

f) fotodiody VT, 5L2 muszą być zapalane jedna po drugiej, w przeciwnym razie ich całkowita rezystancja może okazać się na tyle mała, że ​​nastąpi przetężenie zasilacza;

g) kondensator C2 eliminuje „dzwonienie” przy dużej pojemności wewnętrznej fotodiody VI\

h) miernik koloru na fotodiodzie BL1 (Advances Photonics), który posiada czułość „dzwonkową” w zakresie 150...400 nm. Zworka ^S/ ustawia wzmocnienie;

i) stabilne parametry fotoodbioru w zakresie podczerwieni zapewniają precyzyjny mikroukład Z)/1/ (Analog Devices), filtr C4, R4...R6 oraz dioda Zenera VDI.

j) Kombinacja „wzmacniacz-detektor-kształtujący” wykorzystująca wzmacniacz operacyjny DAI z regulacją progu (R6)\O

Ryż. 3,47. Schematy podłączenia fotodiod do MK poprzez wzmacniacze na mikroukładach

(zakończenie):

l) komparator na chipie DA1 zapewnia wysoką czułość i odporność na zakłócenia. Rezystor J reguluje próg „światła” dla konkretnego typu fotodiody BL1\

l) rezystor reguluje czułość i ustawia punkt pracy elementu logicznego DDI (najlepiej o charakterystyce wyzwalacza Schmitta, na przykład K561TL2);

m) BL1 - trójkolorowy czujnik RGB (Laser Components), DAI - czterokanałowy wzmacniacz transimpedancyjny (Promis Electro Optics). Jeden z czterech kanałów analogowych wzmacniacza nie jest używany. Sygnały z wyjść MK ustawiają tryby pracy i wzmocnienie DA1\ o) bardzo czuły rejestrator promieniowania foto lub radiacyjnego na specjalizowanej fotodiodzie pinowej VI (podobne produkuje Hamamatsu Photonics). Element DA 1.1 pełni funkcję transimpedancji, a DA1.2 - konwencjonalnego wzmacniacza sygnału.

Fototranzystory w obwodach MK

Fototranzystor to światłoczułe urządzenie półprzewodnikowe o strukturze podobnej do tranzystora bipolarnego lub tranzystora polowego. Różnica polega na tym, że w jego korpusie znajduje się przezroczyste okienko, przez które strumień światła uderza w kryształ. W przypadku braku oświetlenia zewnętrznego tranzystor jest zamknięty, prąd kolektora jest znikomy. Kiedy promienie świetlne uderzają w złącze /?-A7 podstawy, tranzystor otwiera się, a prąd jego kolektora gwałtownie wzrasta.

Fototranzystory w przeciwieństwie do fotorezystorów charakteryzują się dużą szybkością i w przeciwieństwie do fotodiod mają właściwości wzmacniające (tabela EVIL).

Fototranzystor w pierwszym przybliżeniu można przedstawić jako równoważną fotodiodę połączoną równolegle ze złączem kolektora konwencjonalnego tranzystora. Współczynnik wzmocnienia fotoprądu jest wprost proporcjonalny do /7213. dlatego czułość fototranzystora jest wielokrotnie większa niż czułość fotodiody.

Głównym parametrem, który należy monitorować przy opracowywaniu obwodów fototranzystora, jest prąd kolektora. Aby nie przekroczyć jej normy należy zamontować w kolektorze/emiterze odpowiednio duże rezystancje.

Fototranzystory produkowane są przez firmy: Vishay, Kingbright, Avago Technologies itp. Typowe parametry: długość fali 550...570 lub 830...930 nm, prąd kolektora w stanie oświetlonym 0,5...10 mA, kąt połowy czułości 15...60°, czas narastania/opadania 2…6 μs, temperatura pracy -55…+ 100°С, przewodność p-p-p.

Istnieją fototranzystory dwu- i trójzaciskowe. Różnią się od siebie przede wszystkim brakiem/obecnością odgałęzienia od podstawy.

W fototranzystorach dwuzaciskowych z zewnątrz dostępny jest tylko kolektor i emiter. Utrudnia to stabilizację punktu pracy i uzależnia działanie aparatu od temperatury otoczenia, szczególnie przy słabym oświetleniu.

Dwuzaciskowe fototranzystory i fotodiody o małych rozmiarach są wizualnie podobne do „braci bliźniaków”. Sprawdzenie zacisków za pomocą omomierza pomaga dowiedzieć się „co jest co”. Napięcie probiercze na jego zaciskach musi wynosić co najmniej 0,7 V. Jeżeli rezystancja w jednym kierunku jest znacznie większa niż w drugim, to jest to fotodioda. Jeśli duży opór dzwoni w obu kierunkach, jest to fototranzystor (lub uszkodzona fotodioda).

Fototranzystory z trzema końcówkami są mniej powszechne niż fototranzystory z dwoma końcówkami. Aby je połączyć, stosuje się konwencjonalny obwód tranzystorowy, a mianowicie stabilizują punkt pracy za pomocą dzielników na rezystorach, wprowadzają sprzężenie zwrotne, kompensację termiczną itp.

Na ryc. 3.48, a...e pokazuje schematy bezpośredniego podłączenia fototranzystorów do MK. Na ryc. 3.49, a...h przedstawia obwody ze wzmacniaczami tranzystorowymi, na ryc. 3,50, a...g - ze wzmacniaczami na mikroukładach.

Ryż. 3,48. Schematy bezpośredniego podłączenia fototranzystorów do MK:

a) fototranzystor 5L/ jest podłączony zgodnie z układem wzmacniacza ze wspólnym emiterem. Dopuszczalna jest praca w trybie mikroprądowym kolektora (wysoka rezystancja rezystora RI), jednak pogarsza to stabilność temperaturową. Zamiast wejścia ADC, mikrokontrolery często wykorzystują zwykłą linię portu cyfrowego z ustalonym progiem stanu „światło włączone”/„światło wyłączone”;

b) równoległe połączenie fototranzystorów BL1, 5L2 zwiększa czułość na światło. Fototranzystory pełnią funkcję logiczną OR dla sygnałów z różnych źródeł światła. Kondensator C/ redukuje szum impulsowy. Może być więcej niż dwa równoległe fototranzystory;

c) fotodetektor impulsowych i modulowanych sygnałów świetlnych. Urządzenie nie reaguje na powolne zmiany oświetlenia ze względu na kondensator izolujący C/. Zamiast rezystora można zastosować wewnętrzny rezystor „podciągający” MK;

d) fototranzystor BLI jest podłączony zgodnie z obwodem wtórnika emitera. Kondensator C/ redukuje impulsowe zakłócenia „świetlne” i silne zakłócenia elektryczne, które mogą „przedostawać się” do wejścia MK, gdy fototranzystor jest w stanie zamkniętym;

e) w trójzaciskowym fototranzystorze BLI odczep podstawowy służy do organizowania sprzężenia zwrotnego przez tranzystor VTI. Filtr RI, C1 blokuje sygnały strumienia świetlnego o częstotliwości modulacji poniżej 100 Hz (aby wyeliminować czujnik wyzwalający „migotanie” żarówek);

f) kondensator C/ i tranzystor VT1 organizują „lekki filtr górnoprzepustowy” w celu tłumienia sygnałów strumienia świetlnego o częstotliwości modulacji poniżej 80 Hz. Zapobiega to przedostawaniu się zakłóceń powodowanych przez „migotanie” żarówek z sieci 50 Hz do wejścia MK.

a) węzeł wejściowy „pistoletu świetlnego” z konsoli gier wideo „Dendy”. Fototranzystor BL1 skierowany jest na ekran telewizora. Rezystor /?2 reguluje zasięg odbioru;

b) tranzystor polowy VTI dopasowuje rezystancje RI i R2\

c) dwustopniowy wzmacniacz oparty na tranzystorach o różnej przewodności KG/, KT’2 zapewnia zwiększoną czułość fotosensora VI\

d) ulepszona wersja fotosensora do „latarki” z automatycznym dopasowaniem do różnej jasności tła. Elementy VTI, R1, R2, tworzą dynamiczny stabilizator prądu;

e) rezystor R2 jest wybrany w takim położeniu, że tranzystor VTI jest otwarty przy braku oświetlenia fototranzystora BLL. Kondensator C1 filtruje szum;

f) wyzwalacz Schmitta na tranzystorach polowych VTI, KT’2 określa próg odpowiedzi fotosensora BL1. Kondensator C1 eliminuje zakłócenia pulsacyjne „świetlne”;

g) Diody VD1 zwiększają odporność na zakłócenia wzmacniacza opartego na tranzystorze VTI\0

h) wzmacniacz trójstopniowy na tranzystorach KG/... z wizualną sygnalizacją odbioru przesyłek z czujnika podczerwieni ^L/LED HL1.

Ryż. 3,50. Schematy podłączenia fototranzystorów do MK poprzez wzmacniacze na mikroukładach:

a) czujnik fototranzystorowy BLI z wbudowanym komparatorem DAI wc szeroki zakres kontroli parametrów za pomocą dwóch rezystorów zmiennych R2, R3\

b) Wyzwalacz Schmitta na chipie logicznym DZ) / poprawia odporność na zakłócenia i zwiększa stromość zboczy sygnału pochodzącego z fototranzystora VI\

c) fototranzystor ^L/ podłączony jest do zewnętrznego zintegrowanego komparatora DA1 w celu zwiększenia dokładności działania. Kondensator C/ zwiększa stromość zboczy sygnału;

d) filtr pasmowy w układzie dekodera DA/tonowego (National Semiconductor) przetwarza impulsowo modulowane sygnały świetlne odbierane przez fototranzystor BLI. Częstotliwość środkowa filtra jest określona wzorem /^„[kHz] = 1 / (/?2[kOhm]-C4[μF]). Szerokość pasma filtra jest odwrotnie proporcjonalna do pojemności kondensatora C2. Rezystor /?/ ustala optymalny poziom sygnału wejściowego dla DAI w zakresie 100…200 mV.

Przykład podłączenia fotorezystora do sterowania diodą LED

Ten przykład pokazuje podłączenie fotorezystora do sterowania diodą LED w celu stworzenia analogu światła nocnego. Rezystancja fotorezystora zależy od intensywności padającego na niego światła, więc gdy światło się zmniejszy, dioda LED będzie świecić jasno, a gdy będzie jasne światło, wyłączy się.

Wymagane komponenty

• Deska do krojenia chleba;
• Rezystor włączony 220 omów;
• Rezystor włączony 10 kiloomów;
• Fotorezystor o rezystancji nominalnej 200 kOhm;
• Jedna czerwona dioda LED;
• przewody połączeniowe;

Schemat

Łączyć 9 -ty cyfrowy pin Arduino z jednym z pinów 220 omów rezystora, drugi zacisk tego rezystora podłącz do anody diody LED (długa nóżka), a katodę diody LED do masy (styk GND na płytce Arduino). Kontakt 5 V podłącz płytkę Arduino do jednego z pinów fotorezystora, a drugi pin do 0 analogowym pinem Arduino i jednym z pinów 10 kOhm rezystora, drugi zacisk rezystora podłączyć do masy (styk GND na płytce Arduino).

Rezystancyjny dzielnik napięcia składa się z dwóch rezystorów; napięcie wyjściowe zależy od stosunku rezystancji. W tym przykładzie jeden z rezystorów jest zmienny (fotorezystor o rezystancji znamionowej 200 kOhm, czyli w całkowitej ciemności rezystancja fotorezystora będzie równa wartości nominalnej, a przy jasnym świetle spadnie prawie do zera), dzięki czemu możemy uzyskać zmianę napięcia. Inny rezystor określa czułość. Jeśli używasz rezystora dostrajającego, możesz ustawić regulowaną czułość.

Skala i dokładność odczytów zależy od miejsca umiejscowienia fotorezystora oraz wartości rezystora stałego w obwodzie dzielnika napięcia. Zmień obwód i przejrzyj monitor portu (w tym celu możesz pobrać kod z sekcji „Kod do ustawiania parametrów”, znajdujący się poniżej) w miarę zmiany odczytów.

Na monitorze portu w pierwszym i drugim przypadku zobaczysz, że nie uzyskasz całego zakresu wartości​​(od 0 do 1023), ponieważ rezystancja fotorezystora nigdy nie będzie równa zeru. Ale możesz określić minimalną (MIN_LIGHT) i maksymalną (MAX_LIGHT) wartość oświetlenia (wartości zależą od warunków oświetleniowych, wartości stałego rezystora i charakterystyki fotorezystora), aby zbudować nasze „światło nocne”.

Kod

Prześlij szkic pokazany poniżej na płytkę Arduino.

#define RLED 9 //Podłącz czerwoną diodę LED do 9. pinu cyfrowego z obsługą PWM

1. int wartość = 0 ; //Zmienna do przechowywania wartości odczytanej z czujnika

2. unieważnij konfigurację()

   tryb pin(RLED, WYJŚCIE) ; //Ustaw pin 9 jako wyjście

3. pusta pętla()

   val = analogRead(ŚWIATŁO) ; //odczytaj wartość z wejścia analogowego

   wartość = mapa(wartość, MIN_LIGHT, MAX_LIGHT, 255, 0) ; //konwertuj zakres odczytanych wartości

   wartość = ograniczenie(wart, 0, 255) ; //"zdefiniuj" zakres dopuszczalnych wartości

   analogWrite(RLED, wartość) ; //kontroluj diodę LED

• Notatka: W tym przykładzie zastosowano fotorezystor o rezystancji nominalnej 200 kOhm. Jeśli masz fotorezystor o innej wartości, może być konieczna zmiana minimalnej (MIN_LIGHT) i maksymalnej (MAX_LIGHT) wartości oświetlenia.

Kod do regulacji parametrów

Jeśli masz fotorezystor o innej wartości znamionowej, może być konieczne dostosowanie minimalnej (MIN_LIGHT) i maksymalnej (MAX_LIGHT) wartości oświetlenia. Aby to zrobić, dodaj dwie linie kodu (podświetlone). Oraz określić minimalną (MIN_LIGHT) i maksymalną (MAX_LIGHT) wartość oświetlenia, blokując ręką (i odwrotnie otwierając) dostęp światła dla fotorezystora i obserwując zmiany wartości za pomocą monitora portu szeregowego. Po dokonaniu zmian możesz skomentować dodane linie kodu.

#define RLED 9 //Podłącz czerwoną diodę LED do 9. pinu cyfrowego z obsługą PWM

#define LIGHT 0 //Podłącz fotorezystor do 0-go pinu analogowego

#define MIN_LIGHT 200 //Minimalna wartość światła

#define MAX_LIGHT 900 //Maksymalna wartość światła

którego rezystancja elektryczna zmienia się pod wpływem promieni świetlnych padających na światłoczułą powierzchnię i nie zależy od przyłożonego napięcia, jak w przypadku konwencjonalnego rezystora.

Fotorezystory są najczęściej używane do wykrywania obecności lub braku światła lub do pomiaru natężenia światła. W ciemności ich rezystancja jest bardzo wysoka, czasami do 1 megaoma, jednak gdy czujnik LDR zostanie wystawiony na działanie światła, jego rezystancja gwałtownie spada, aż do kilkudziesięciu omów w zależności od natężenia światła.

Fotorezystory mają czułość zmieniającą się w zależności od długości fali światła. Są stosowane w wielu urządzeniach, chociaż ich popularność jest gorsza od fotodiod i fototranzystorów. Niektóre kraje zakazały stosowania LDR ze względu na zawartość ołowiu lub kadmu ze względów środowiskowych.

Definicja: Fotorezystor to element światłoczuły, którego rezystancja maleje wraz z intensywnym oświetleniem i wzrasta w przypadku jego braku.

Charakterystyka fotorezystora

Rodzaje fotorezystorów i zasady działania

Ze względu na materiały użyte do produkcji fotorezystory można podzielić na dwie grupy: z wewnętrznym i zewnętrznym efektem fotoelektrycznym. Do produkcji fotorezystorów z wewnętrznym efektem fotoelektrycznym stosuje się materiały niedomieszkowane, takie jak krzem czy german.

Fotony uderzające w urządzenie powodują przemieszczanie się elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. W wyniku tego procesu w materiale pojawia się duża liczba wolnych elektronów, poprawiając tym samym przewodność elektryczną, a co za tym idzie, zmniejszając rezystancję.

Fotorezystory z zewnętrznym efektem fotoelektrycznym wykonane są z materiałów z dodatkiem domieszki zwanej domieszką. Domieszka tworzy nowe pasmo energetyczne na szczycie istniejącego pasma walencyjnego, wypełnione elektronami. Elektrony te wymagają mniej energii, aby przejść do pasma przewodnictwa ze względu na mniejszą przerwę energetyczną. W rezultacie fotorezystor jest wrażliwy na różne długości fal światła.

Mimo to oba typy wykazują spadek oporu po oświetleniu. Im wyższe natężenie światła, tym bardziej spada rezystancja. Dlatego rezystancja fotorezystora jest odwrotną, nieliniową funkcją natężenia światła.

Fotorezystor na schematach jest oznaczony w następujący sposób:

Czułość fotorezystora w zależności od długości fali

Czułość fotorezystora zależy od długości fali światła. Jeśli długość fali jest poza zakresem roboczym, światło nie będzie miało wpływu na LDR. Można powiedzieć, że LDR nie jest czuły w tym zakresie długości fal światła.

Różne materiały mają różne unikalne krzywe odpowiedzi fali widmowej w funkcji czułości. Zewnętrznie rezystory zależne od światła są zwykle projektowane na dłuższe fale, z tendencją do podczerwieni (IR). Podczas pracy w zakresie podczerwieni należy zachować ostrożność, aby uniknąć przegrzania, które może mieć wpływ na pomiary ze względu na zmiany rezystancji fotorezystora spowodowane efektami termicznymi.

Poniższy rysunek przedstawia odpowiedź widmową detektorów fotoprzewodzących wykonanych z różnych materiałów.

Czułość fotorezystora

Fotorezystory mają niższą czułość niż fotodiody i fototranzystory. Fotodiody i fototranzystory to urządzenia półprzewodnikowe, które wykorzystują światło do kontrolowania przepływu elektronów i dziur przez złącze PN, podczas gdy fotorezystory nie posiadają tego złącza PN.

Jeśli natężenie światła utrzymuje się na stabilnym poziomie, rezystancja może nadal znacznie się zmieniać ze względu na zmiany temperatury, ponieważ LDR są również wrażliwe na zmiany temperatury. Ta jakość fotorezystora sprawia, że ​​nie nadaje się on do dokładnego pomiaru natężenia światła.

Bezwładność fotorezystora

Inną interesującą właściwością fotorezystora jest to, że pomiędzy zmianami oświetlenia a zmianami rezystancji występuje bezwładność (czas opóźnienia).

Przy pełnym oświetleniu rezystancja spada do minimum po około 10 ms, a po zaciemnieniu rezystancja fotorezystora osiąga maksimum po około 1 sekundzie.

Z tego powodu LDR nie może być stosowany w zastosowaniach, w których należy uwzględnić nagłe zmiany oświetlenia.

Konstrukcja i właściwości fotorezystora

Fotoprzewodnictwo po raz pierwszy odkryto w selenie, a później odkryto inne materiały o podobnych właściwościach. Nowoczesne fotorezystory wykonane są z siarczku ołowiu, selenku ołowiu, antymonku indu, ale najczęściej z siarczku kadmu i selenku kadmu. Popularne fotorezystory z siarczku kadmu nazywane są fotorezystorami CDS.

Aby wytworzyć fotorezystor z siarczku kadmu, wysoko oczyszczony proszek siarczku kadmu miesza się z obojętnymi spoiwami. Następnie tę mieszaninę prasuje się i spieka. W próżni na podstawę za pomocą elektrod w postaci ścieżki nawijanej nakłada się warstwę światłoczułą. Następnie podstawę umieszcza się w szklanej lub plastikowej skorupie, aby zapobiec zanieczyszczeniu elementu światłoczułego.

Krzywa widmowa odpowiedzi siarczku kadmu odpowiada krzywej ludzkiego oka. Długość fali szczytowej czułości wynosi około 560-600 nm, co odpowiada widzialnej części widma. Należy zauważyć, że urządzenia zawierające ołów lub kadm nie są zgodne z dyrektywą RoHS i nie można ich używać w krajach, które przestrzegają przepisów tej dyrektywy.

Przykłady zastosowania fotorezystorów

Fotorezystory najczęściej wykorzystuje się jako czujniki światła, gdy zachodzi potrzeba wykrycia obecności lub braku światła lub rejestracji natężenia światła. Przykładami są wyłączniki automatyczne oświetlenie uliczne i mierniki ekspozycji fotograficznej. Jako przykład zastosowania fotorezystora przedstawiamy obwód fotoprzekaźnika do oświetlenia ulicznego.

Przekaźnik fotoelektryczny do oświetlenia ulicznego

Ten obwód fotoprzekaźnika automatycznie włącza oświetlenie uliczne, gdy zapada noc, i wyłącza, gdy robi się jaśniej. W rzeczywistości można użyć tego obwodu do wdrożenia dowolnego rodzaju automatycznego oświetlenia nocnego.

Gdy fotorezystor (R1) jest oświetlony, jego rezystancja maleje, spadek napięcia na rezystorze zmiennym R2 będzie wysoki, w wyniku czego otwiera się tranzystor VT1. Kolektor VT1 (BC107) jest podłączony do podstawy tranzystora VT2 (SL100). Tranzystor VT2 jest zamknięty, a przekaźnik jest pozbawiony napięcia. Gdy zapada noc, rezystancja LDR wzrasta, napięcie na rezystorze zmiennym R2 spada, a tranzystor VT1 zamyka się. Z kolei tranzystor VT2 otwiera się i dostarcza napięcie do przekaźnika, który włącza lampę.

Automatyzację zasilania oświetleniem w mieszkaniu, domu czy ulicy uzyskujemy poprzez zastosowanie fotoprzekaźników. Jeśli zostanie poprawnie skonfigurowany, będzie włączał światło, gdy zapadnie zmrok i wyłączał w ciągu dnia. Nowoczesne urządzenia zawierają ustawienie umożliwiające ustawienie działania w zależności od oświetlenia. Stanowią integralną część systemu „inteligentnego domu”, przejmując na siebie znaczną część obowiązków właścicieli. Obwód fotoprzekaźnika zawiera przede wszystkim rezystor, który zmienia rezystancję pod wpływem światła. Jest łatwy w montażu i konfiguracji własnymi rękami.

Zasada działania

Schemat podłączenia fotoprzekaźnika zawiera czujnik, wzmacniacz i fotoprzewodnik PR1, który zmienia rezystancję pod wpływem światła. Jednocześnie zmienia się wielkość przepływającego przez niego prądu elektrycznego. Sygnał jest wzmacniany przez tranzystor kompozytowy VT1, VT2 (obwód Darlingtona) i z niego trafia do siłownika, czyli K1.

W ciemności rezystancja fotosensora wynosi kilka omów. Pod wpływem światła zmniejsza się do kilku kiloomów. W takim przypadku tranzystory VT1, VT2 otwierają się, włączając przekaźnik K1, który steruje obwodem obciążenia poprzez styk K1.1. Dioda VD1 nie pozwala na przepływ prądu samoindukcyjnego, gdy przekaźnik jest wyłączony.

Pomimo swojej prostoty obwód fotoprzekaźnika ma wysoka czułość. Aby ustawić go na wymagany poziom, stosuje się rezystor R1.

Napięcie zasilania dobierane jest zgodnie z parametrami przekaźnika i wynosi 5-15 V. Prąd uzwojenia nie przekracza 50 mA. Jeśli zajdzie potrzeba jego zwiększenia, można zastosować mocniejsze tranzystory i przekaźniki. Czułość fotoprzekaźnika wzrasta wraz ze wzrostem napięcia zasilania.

Zamiast fotorezystora można zainstalować fotodiodę. Jeżeli potrzebny jest czujnik o zwiększonej czułości, stosuje się obwody z fototranzystorami. Ich stosowanie jest wskazane ze względu na oszczędność energii elektrycznej, ponieważ minimalna granica reakcji konwencjonalnego urządzenia wynosi 5 luksów, gdy otaczające obiekty są nadal rozpoznawalne. Próg 2 luksów odpowiada głębokiemu zmierzchowi, po którym 10 minut później zapada ciemność.

Wskazane jest stosowanie fotoprzekaźnika nawet przy ręcznym sterowaniu oświetleniem, ponieważ można zapomnieć o wyłączeniu światła, a czujnik „zaopiekuje się” tym sam. Jest łatwy w montażu, a cena jest dość przystępna.

Charakterystyka fotokomórek

O wyborze fotoprzekaźnika decydują następujące czynniki:

• czułość fotokomórki;
• napięcie zasilania;
• moc przełączania;
• środowisko zewnętrzne.

Czułość charakteryzuje się stosunkiem generowanego fotoprądu do zewnętrznego strumienia światła i jest mierzona w μA/lm. Zależy to od częstotliwości (spektralnej) i natężenia światła (całka). Aby kontrolować oświetlenie w życiu codziennym, ważna jest ostatnia cecha, w zależności od całkowitego strumienia świetlnego.

Rozmiar napięcie znamionowe można znaleźć na korpusie urządzenia lub w załączonym dokumencie. Urządzenia produkcji zagranicznej mogą mieć inne standardy napięcia zasilania.

Obciążenie jego styków zależy od mocy lamp, do których podłączony jest fotoprzekaźnik. Obwody fotoprzekaźników oświetleniowych mogą zapewniać bezpośrednie przełączanie lamp poprzez styki czujników lub rozruszniki, gdy obciążenie jest duże.

Na zewnątrz wyłącznik zmierzchowy umieszczony jest pod szczelną przezroczystą osłoną. Zapewnia ochronę przed wilgocią i opadami atmosferycznymi. Podczas pracy w zimnych okresach stosuje się ogrzewanie.

Fabryczne modele

Wcześniej obwód fotoprzekaźnika był montowany ręcznie. Teraz nie jest to konieczne, ponieważ urządzenia stały się tańsze, a funkcjonalność rozszerzona. Znajdują zastosowanie nie tylko do oświetlenia zewnętrznego czy wewnętrznego, ale także do sterowania nawadnianiem roślin, systemami wentylacji itp.

1. Fotoprzekaźnik FR-2

Modele produkowane fabrycznie znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach automatyki, np. do sterowania oświetleniem ulicznym. Często w ciągu dnia można zobaczyć palące się światła, o których zapomniałeś wyłączyć. Dzięki fotokomórkom nie ma potrzeby ręcznego sterowania oświetleniem.

Produkowany przemysłowo obwód fotoprzekaźnika fr-2 służy do automatycznego sterowania oświetleniem ulicznym. Przekaźnik K1 też tu jest. Fotorezystor FSK-G1 z rezystorami R4 i R5 jest podłączony do podstawy tranzystora VT1.

Moc pochodzi z sieć jednofazowa 220 V. Gdy oświetlenie jest słabe, rezystancja FSK-G1 jest duża, a sygnał oparty na VT1 nie wystarczy, aby go otworzyć. Odpowiednio tranzystor VT2 jest również zamknięty. Przekaźnik K1 jest pod napięciem, a jego styki robocze są zwarte, dzięki czemu lampy pozostają włączone.

Gdy oświetlenie wzrośnie do progu działania, rezystancja fotorezystora maleje i otwiera się, po czym przekaźnik K1 wyłącza się, otwierając obwód zasilania lamp.

2. Rodzaje fotoprzekaźników

Wybór modeli jest na tyle duży, że można wybrać ten właściwy:

• z czujnikiem zdalnym umieszczonym na zewnątrz korpusu produktu, do którego podłączone są 2 przewody;
• Lux 2 - urządzenie o wysokiej niezawodności i poziomie jakości;
• fotoprzekaźnik z zasilaniem 12 V i obciążeniem nie większym;
• moduł z timerem montowany na szynie DIN;
• Urządzenia IEC krajowego producenta charakteryzujące się wysoką jakością i funkcjonalnością;
• AZ 112 - automat o dużej czułości;
• ABB, LPX to niezawodni producenci urządzeń o europejskiej jakości.

Metody podłączenia fotoprzekaźnika

Przed zakupem czujnika należy obliczyć moc pobieraną przez lampy i przyjąć ją z marginesem 20%. Przy znacznym obciążeniu obwód fotoprzekaźnika zewnętrznego umożliwia dodatkową instalację rozrusznika elektromagnetycznego, którego uzwojenie należy włączyć poprzez styki fotoprzekaźnika i przełączyć obciążenie za pomocą styków mocy.

Ta metoda jest rzadko stosowana w domu.

Przed montażem sprawdzane jest napięcie zasilania ~220 V wyłącznik automatyczny. Fotosensor zamontowany jest w taki sposób, aby światło z latarki nie padało na niego.

W urządzeniu zastosowano zaciski do podłączenia przewodów, co ułatwia montaż. Jeśli ich brakuje, używana jest skrzynka przyłączeniowa.

Dzięki zastosowaniu mikroprocesorów schemat połączeń fotoprzekaźnika z innymi elementami zyskał nowe funkcje. Do algorytmu działania dodano timer i czujnik ruchu.

Jest to wygodne, gdy lampy włączają się automatycznie, gdy ktoś przechodzi przez podest lub ścieżkę ogrodową. Co więcej, działanie odbywa się tylko w ciemności. Fotoprzekaźnik dzięki zastosowaniu timera nie reaguje na światła mijających samochodów.

Najprostszy schemat podłączenia timera z czujnikiem ruchu jest szeregowy. W przypadku drogich modeli opracowano specjalne programowalne obwody, które uwzględniają różne warunki pracy.

Przekaźnik fotoelektryczny do oświetlenia ulicznego

Aby podłączyć fotoprzekaźnik, obwód jest przykładany do jego korpusu. Można go znaleźć w dokumentacji urządzenia.

Z urządzenia wychodzą trzy przewody.

1. Przewód neutralny - wspólny dla lamp i fotoprzekaźników (czerwony).
2. Faza - podłączona do wejścia urządzenia (brązowa).
3. Przewód potencjałowy do doprowadzenia napięcia z fotoprzekaźnika do lamp (niebieski).

Urządzenie działa na zasadzie przerywania fazy lub przełączania faz. Kodowanie kolorami mogą się różnić w zależności od producenta. Jeśli w sieci znajduje się przewód uziemiający, nie jest on podłączony do urządzenia.

W modelach z wbudowanym czujnikiem, który znajduje się w przezroczystej obudowie, oświetlenie uliczne działa autonomicznie. Trzeba tylko dostarczyć do niego prąd.

Opcje ze zdalnymi czujnikami stosuje się, gdy zawartość elektroniczna fotoprzekaźnika jest wygodnie umieszczona w centrali alarmowej wraz z innymi urządzeniami. Nie ma wówczas potrzeby samodzielnej instalacji, okablowania zasilającego i konserwacji na wysokości. Jednostka elektroniczna jest umieszczona w pomieszczeniu, a czujnik wyniesiony na zewnątrz.

Cechy fotoprzekaźnika do oświetlenia ulicznego: schemat

Instalując fotoprzekaźnik na zewnątrz, należy wziąć pod uwagę kilka czynników.

1. Dostępność napięcia zasilania i odpowiednia moc styków i obciążenia.
2. Zabrania się instalowania urządzeń w pobliżu materiałów łatwopalnych i w środowisku agresywnym.
3. Podstawa urządzenia znajduje się na dole.
4. Przed czujnikiem nie powinny znajdować się żadne poruszające się obiekty, takie jak gałęzie drzew.

Przewody są połączone poprzez skrzynka przyłączeniowa na ulicę. Jest on zamocowany obok fotoprzekaźnika.

Wybór fotoprzekaźnika

1. Możliwość regulacji progu reakcji pozwala dostosować czułość czujnika w zależności od pory roku lub pochmurnej pogody. Rezultatem jest oszczędność energii.
2. Instalacja fotoprzekaźnika z wbudowanym elementem czułym wymaga minimum kosztów pracy. Nie wymaga to żadnych specjalnych umiejętności.
3. Przekaźnik czasowy jest dobrze programowalny pod kątem swoich potrzeb i pracy w ustawionym trybie. Możesz ustawić urządzenie tak, aby wyłączało się w nocy. Oznaczenia na korpusie urządzenia i przycisk sterujący ułatwiają dokonywanie ustawień.

Wniosek

Zastosowanie fotoprzekaźnika pozwala na automatyczną kontrolę czasu załączenia lampy. Teraz nie ma już potrzeby zostania latarnikiem. Obwód fotoprzekaźnika bez interwencji człowieka włącza światła na ulicach wieczorem i wyłącza je rano. Urządzenia mogą sterować systemem oświetleniowym, co zwiększa jego zasoby i ułatwia obsługę.

Czujniki są zupełnie inne. Różnią się zasadą działania, logiką działania oraz zjawiskami fizycznymi i wielkościami, na które potrafią reagować. Czujniki światła znajdują zastosowanie nie tylko w urządzeniach do automatycznego sterowania oświetleniem, są one stosowane w ogromnej liczbie urządzeń, począwszy od zasilaczy po alarmy i systemy bezpieczeństwa.

Główne typy urządzeń fotoelektronicznych. Informacje ogólne

Fotodetektor w ogólnym sensie to urządzenie elektroniczne, które reaguje na zmiany strumienia świetlnego padającego na jego czułą część. Mogą różnić się zarówno budową, jak i zasadą działania. Przyjrzyjmy się im.

Fotorezystory - zmieniają rezystancję pod wpływem oświetlenia

Fotorezystor to fotourządzenie zmieniające przewodność (rezystor) w zależności od ilości światła padającego na jego powierzchnię. Im bardziej intensywny jest wrażliwy obszar, tym mniejszy opór. Oto schematyczne przedstawienie tego.

Składa się z dwóch elektrody metalowe, pomiędzy którymi znajduje się materiał półprzewodnikowy. Kiedy światło uderza w półprzewodnik, uwalniane są w nim nośniki ładunku, co sprzyja przepływowi prądu pomiędzy metalowymi elektrodami.

Energia strumienia świetlnego jest wydawana na elektrony pokonujące pasmo wzbronione i ich przejście do pasma przewodnictwa. Jako półprzewodnik do fotorezystorów stosuje się takie materiały jak: siarczek kadmu, siarczek ołowiu, selenit kadmu i inne. Charakterystyka widmowa fotorezystora zależy od rodzaju materiału.

Ciekawy:

Charakterystyka widmowa zawiera informację o tym, na jakie długości fal (kolory) strumienia świetlnego fotorezystor jest najbardziej wrażliwy. W przypadku niektórych próbek konieczne jest staranne dobranie emitera światła o odpowiedniej długości fali, aby uzyskać jak największą czułość i efektywność działania.

Fotorezystor nie jest przeznaczony do dokładnego pomiaru oświetlenia, ale raczej do określenia obecności światła na podstawie jego odczytów, można określić, czy stało się jaśniejsze, czy ciemniejsze środowisko. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotorezystora jest następująca.

Pokazuje zależność prądu od napięcia przy różnych wartościach strumienia świetlnego: F to ciemność, a F3 to jasne światło. To jest liniowe. Kolejną ważną cechą jest czułość, mierzona w mA (μA)/(Lm*V). Który odzwierciedla, ile prądu przepływa przez rezystor, przy danym strumieniu świetlnym i przyłożonym napięciu.

Ciemny opór jest aktywny opór przy całkowitym braku oświetlenia oznacza się Rt, a charakterystyka Rt/Rsv jest krotnością zmiany rezystancji od stanu fotorezystora przy całkowitym braku oświetlenia odpowiednio do stanu maksymalnego oświetlenia i minimalnej możliwej rezystancji.

Fotorezystory mają istotną wadę - częstotliwość odcięcia. Wartość ta opisuje maksymalną częstotliwość sygnału sinusoidalnego, za pomocą którego modeluje się strumień światła, przy której czułość zmniejsza się 1,41 razy. W podręcznikach jest to odzwierciedlone albo przez wartość częstotliwości, albo przez stałą czasową. Odzwierciedla prędkość urządzeń, która zwykle zajmuje dziesiątki mikrosekund - 10^(-5) s. Nie pozwala to na użycie go tam, gdzie wymagana jest wysoka wydajność.

Fotodioda - zamienia światło na ładunek elektryczny

Fotodioda to element, który przekształca światło padające na wrażliwy obszar na ładunek elektryczny. Dzieje się tak, ponieważ podczas naświetlania w złączu p-n zachodzą różne procesy związane z ruchem nośników ładunku.

Jeżeli przewodność fotorezystora zmienia się w wyniku ruchu nośników ładunku w półprzewodniku, wówczas na granicy powstaje ładunek złącze p-n. Może pracować w trybie fotokonwertera i fotogeneratora.

Jej budowa jest taka sama jak zwykłej diody, jednak w jej korpusie znajduje się okienko, przez które przechodzi światło. Zewnętrznie występują w różnych wersjach.

Fotodiody z ciałem czarnym odbierają tylko promieniowanie podczerwone. Czarna powłoka jest czymś podobnym do barwienia. Filtruje widmo IR, aby wykluczyć możliwość wyzwalania promieniowania o innych widmach.

Fotodiody, podobnie jak fotorezystory, mają częstotliwość odcięcia, tyle że tutaj jest ona o rząd wielkości większa i sięga 10 MHz, co pozwala na dobre osiągi. Fotodiody P-i-N charakteryzują się dużą szybkością - 100 MHz-1 GHz, podobnie jak diody oparte na barierze Schottky'ego. Diody lawinowe mają częstotliwość odcięcia około 1-10 GHz.

W trybie fotokonwertera taka dioda działa jak przełącznik sterowany światłem; w tym celu jest podłączona do obwodu z polaryzacją do przodu. Oznacza to, że katoda znajduje się w punkcie o potencjale bardziej dodatnim (w kierunku plusa), a anoda ma potencjał bardziej ujemny (w kierunku minusa).

Gdy dioda nie jest oświetlona światłem, w obwodzie płynie tylko wsteczny prąd ciemny Irev (jednostki i dziesiątki μA), a gdy dioda jest oświetlona, ​​dodawany jest do niej fotoprąd, którego wartość zależy tylko od stopnia oświetlenia (dziesiątki mA). Im więcej światła, tym większy prąd.

Fotoprąd If jest równy:

gdzie Sint jest czułością całkową, Ф jest strumieniem świetlnym.

Typowy obwód załączenia fotodiody w trybie fotokonwertera. Zwróć uwagę na sposób podłączenia - w kierunku przeciwnym do źródła zasilania.

Innym trybem jest generator. Kiedy światło uderza w fotodiodę, na jej zaciskach generowane jest napięcie i prąd zwarcie w tym trybie dziesiątki amperów są równe. Przypomina, ale ma małą moc.

Fototranzystory - otwarte w zależności od ilości padającego światła

Fototranzystor to zasadniczo taki, w którym zamiast wyjścia podstawowego znajduje się w korpusie okienko, przez które wpada światło. Zasada działania i przyczyny tego efektu są podobne do poprzednich urządzeń. Tranzystory bipolarne są kontrolowane przez ilość prądu przepływającego przez bazę, a fototranzystory są podobnie kontrolowane przez ilość światła.

Czasami UGO wyświetla również dane wyjściowe bazy. Ogólnie rzecz biorąc, napięcie jest przykładane do fototranzystora w taki sam sposób, jak do zwykłego, a druga opcja połączenia dotyczy pływającej podstawy, gdy kołek podstawy pozostaje nieużywany.

W podobny sposób włącza się fototranzystory w obwód.

Lub zamień tranzystor i rezystor, w zależności od tego, czego dokładnie potrzebujesz. W przypadku braku światła przez tranzystor przepływa ciemny prąd, który powstaje z prądu bazowego, który można ustawić samodzielnie.

Po ustawieniu wymaganego prądu bazowego można ustawić czułość fototranzystora, wybierając jego rezystor bazowy. W ten sposób można uchwycić nawet najciemniejsze światło.

W Epoka radziecka radioamatorzy własnoręcznie wykonali fototranzystory - zrobili okno na światło, odcinając część korpusu zwykłego tranzystora. Tranzystory takie jak MP14-MP42 doskonale się do tego nadają.

Z charakterystyki prądowo-napięciowej widoczna jest zależność fotoprądu od oświetlenia, natomiast praktycznie jest ona niezależna od napięcia kolektor-emiter.

Oprócz fototranzystorów bipolarnych istnieją również fototranzystory polowe. Bipolarne działają w zakresie częstotliwości 10-100 kHz, natomiast polowe są bardziej czułe. Ich czułość sięga kilku amperów na lumen, a „szybszych” - do 100 MHz. U tranzystory polowe Istnieje interesująca cecha: przy maksymalnych wartościach strumienia świetlnego napięcie bramki prawie nie ma wpływu na prąd drenu.

Obszary zastosowań urządzeń fotoelektronicznych

Przede wszystkim powinieneś rozważyć bardziej znane opcje ich użycia, na przykład automatyczne włączanie światła.

Obwód pokazany powyżej jest najprostszym urządzeniem do włączania i wyłączania obciążenia przy określonym poziomie oświetlenia. Fotodioda FD320 Kiedy pada na nią światło, otwiera się i na R1 spada pewne napięcie, gdy jego wartość jest wystarczająca do otwarcia tranzystora VT1 - otwiera i otwiera kolejny tranzystor - VT2. Te dwa tranzystory stanowią dwustopniowy wzmacniacz prądu, niezbędny do zasilenia cewki przekaźnika K1.

Dioda VD2 jest potrzebna do tłumienia samoindukcji pola elektromagnetycznego powstającego podczas przełączania cewki. Jeden z przewodów od obciążenia podłączamy do styku zasilania przekaźnika, na schemacie u góry (np AC- faza lub zero).

Mamy normalnie zamknięte i otwarte styki; są one potrzebne albo do wyboru obwodu, który ma zostać włączony, albo do wyboru, czy włączyć lub wyłączyć obciążenie z sieci po osiągnięciu wymaganego oświetlenia. Potencjometr R1 potrzebny jest do dostosowania urządzenia do pracy z wymaganą ilością światła. Jak większy opór- im mniej światła potrzeba do włączenia obwodu.

Odmiany tego obwodu są stosowane w większości podobnych urządzeń, dodając w razie potrzeby pewien zestaw funkcji.

Oprócz włączania lekkiego obciążenia takie fotodetektory są stosowane w różnych systemach sterowania, na przykład w kołowrotach metra często stosuje się fotorezystory do wykrywania nieuprawnionego (zająca) przejścia przez bramkę obrotową.

W drukarni, gdy pęknie pasek papieru, światło pada na fotodetektor i tym samym daje o tym sygnał operatorowi. Emiter znajduje się po jednej stronie papieru, a fotodetektor po drugiej stronie. Kiedy papier zostanie podarty, światło z emitera dociera do fotodetektora.

W niektórych typach systemów alarmowych emiter i fotodetektor służą jako czujniki wejścia do pomieszczenia, natomiast urządzenia na podczerwień służą do zapobiegania widzialności promieniowania.

Jeśli chodzi o widmo podczerwieni, nie sposób nie wspomnieć o odbiorniku telewizyjnym, który odbiera sygnały z diody IR znajdującej się w pilocie zdalne sterowanie podczas zmiany kanałów. Informacje są kodowane w specjalny sposób, a telewizor rozumie, czego potrzebujesz.

Wcześniej informacje przesyłano w ten sposób za pośrednictwem portów podczerwieni telefony komórkowe. Prędkość transmisji jest ograniczona zarówno metodą transmisji szeregowej, jak i zasadą działania samego urządzenia.

Myszy komputerowe korzystają również z technologii związanych z urządzeniami fotoelektronicznymi.

Zastosowania do transmisji sygnałów w obwodach elektronicznych

Urządzenia optoelektroniczne to urządzenia łączące emiter i fotodetektor w jednej obudowie, takie jak te opisane powyżej. Są potrzebne do połączenia dwóch obwodów obwodu elektrycznego.

Jest to niezbędne do izolacji galwanicznej, szybkiej transmisji sygnału, a także do połączenia obwodów prądu stałego i przemiennego, jak w przypadku sterowania triakiem w obwodzie 220 V 5 V sygnałem z mikrokontrolera.

Mają konwencjonalne oznaczenie graficzne, który zawiera informację o rodzaju elementów zastosowanych wewnątrz transoptora.

Spójrzmy na kilka przykładów wykorzystania takich urządzeń.

Jeśli projektujesz przetwornicę tyrystorową lub triakową, napotkasz problem. Po pierwsze, jeśli nastąpi przerwa w przejściu na wyjściu sterującym, pojawi się wysoki potencjał, a ten ostatni ulegnie awarii. W tym celu opracowano specjalne sterowniki z elementem zwanym optozymistorem, np. MOC3041.

Przełączanie zasilaczy stabilizowanych wymaga sprzężenia zwrotnego. Jeśli wykluczymy izolację galwaniczną w tym obwodzie, to jeśli zawiodą niektóre elementy w obwodzie OS, na obwodzie wyjściowym pojawi się wysoki potencjał i podłączony sprzęt ulegnie awarii, nie mówię już o tym, że można zostać porażonym prądem .

W konkretnym przykładzie widać implementację takiego systemu operacyjnego od obwodu wyjściowego do uzwojenia sprzężenia zwrotnego (sterującego) tranzystora za pomocą transoptora o oznaczeniu seryjnym U1.

Wnioski

Foto- i optoelektronika to bardzo ważne działy elektroniki, które znacząco poprawiły jakość sprzętu, jego koszt i niezawodność. Stosując transoptor można w takich obwodach wyeliminować zastosowanie transformatora separującego, co pozwala na zmniejszenie parametrów wagowych i gabarytowych. Ponadto niektórych urządzeń po prostu nie można wdrożyć bez takich elementów.