光電傳感器電路原理圖
從上圖可看出該光電傳感器采用的是光敏電阻器作為光電元件,光敏電阻器是一種對光敏感的元件,其電阻值隨入射光線(xiàn)的強弱發(fā)生變化而變化。
當環(huán)境光較強時(shí),光電傳感器RG的阻值較小,使可調電阻器RP與光電傳感器RG處的分壓值變低,不能達到雙向觸發(fā)二極管VD的觸發(fā)電壓值,雙向觸發(fā)二極管VD 截止,進(jìn)而使雙向了晶閘管VS也截止,照明燈EL熄滅。
當環(huán)境光較弱時(shí),光電傳感器RG的阻值變大,使可調電阻器RP與光電傳感器RG處的分壓值變高,隨著(zhù)光照強度的逐漸增強,光電傳感器RG的阻值逐漸變大,當可調電阻器kP與光電傳感器RG處的分壓值達到雙向觸發(fā)二個(gè)極管VD的觸發(fā)電壓時(shí),雙向觸發(fā)二極管VD導通,進(jìn)而觸發(fā)雙向品閘管VS也導通,照明燈EL點(diǎn)亮。
光電傳感器的工作原理
通過(guò)把光強度的變化轉換成電信號的變化,從而實(shí)現控制的。光電開(kāi)關(guān)是一種小型電子設備,可以檢測出其接收到光強的變化。光電傳感器通常由三部分構成,它們分別為:發(fā)送器、接收器和檢測電路。
發(fā)射器帶一個(gè)校準鏡頭,將光聚焦射向接收器,接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個(gè)小的白熾燈做為光源,這些小而堅固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形。
發(fā)送器對準目標發(fā)射光束,發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導體光源,發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射,或者改變脈沖寬度。
接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成。在接收器的前面,裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路,它能濾出有效信號和應用該信號。光敏二極管是現在常見(jiàn)的傳感器。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣,只是它的管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著(zhù)玻璃的窗口,以便于光線(xiàn)射入,為增加受光面積,PN結的面積做得較大,光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,并與負載電阻相串聯(lián),當無(wú)光照時(shí),它與普通二極管一樣,反向電流很小稱(chēng)為光敏二極管的暗電流;當有光照時(shí),載流子被激發(fā),產(chǎn)生電子-空穴,稱(chēng)為光電載流子。
在外電場(chǎng)的作用下,光電載流子參于導電,形成比暗電流大得多的反向電流,該反向電流稱(chēng)為光電流。光電流的大小與光照強度成正比,于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。
光電開(kāi)關(guān)光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉換成電信號的功能外,還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大,一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極,基極不引出,管殼同樣開(kāi)窗口,以便光線(xiàn)射入。為增大光照,基區面積做得很大,發(fā)射區較小,入射光主要被基區吸收。工作時(shí)集電結反偏,發(fā)射結正偏。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=(1 β)Icbo,比一般三極管的穿透電流還??;當有光照時(shí),激發(fā)大量的電子-空穴對,使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,此刻流過(guò)管子的電流稱(chēng)為光電流,集電極電流Ic=(1 β)Ib,可見(jiàn)光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。
此外,光電傳感器的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。角反射板是結構牢固的發(fā)射裝置,它由很小的三角錐體反射材料組成,能夠使光束準確地從反射板中返回。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,使光束幾乎是從一根發(fā)射線(xiàn),經(jīng)過(guò)反射后,仍從這根反射線(xiàn)返回。