kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 127164
Komentáre k článku: 5
Fotosenzory a ich použitie
Čo sú fotosenzory
V rôznych elektronických zariadeniach, domácich a priemyselných automatizačných zariadeniach, rôzne amatérske návrhy rádia photosensors sa používajú veľmi často. Každý, kto niekedy demontoval starú počítačovú myš, ktorá sa volala komovskaja s guľou vo vnútri, musel vidieť kolesá so štrbinami otáčajúcimi sa v štrbinách fotosenzorov.
Tieto fotosenzory sa nazývajú foto prerušovače - prerušiť tok svetla. Na jednej strane takého senzora je zdroj - svetlo-emitujúca diódaspravidla infračervené (IR) s iným fototranzistorom (presnejšie povedané, dva fototranzistory, v niektorých modeloch fotodiódy, tiež určiť smer otáčania). Keď sa koleso na výstupe fotosenzora otáča so štrbinami, získajú sa elektrické impulzy, čo je informácia o uhlovej polohe samotného tohto kolesa. Takéto zariadenia sa nazývajú kódovače. Okrem toho môže byť kódovacím zariadením iba kontakt, pamätajte na koleso modernej myši!
Foto prerušovače sa používajú nielen v „myšiach“, ale aj v iných zariadeniach, napríklad v senzoroch rýchlosti určitého mechanizmu. V tomto prípade sa použije jeden fotosenzor, pretože sa nemusí určovať smer otáčania.
Ak z nejakého dôvodu, najčastejšie na opravu, šplhajte do iných elektronických zariadení, potom sa fotografické snímače nachádzajú v tlačiarňach, skeneroch a kopírovacích strojoch, v jednotkách CD, v prehrávačoch DVD, videorekordéroch, videokamerách a ďalších zariadeniach.
Čo sú to fotosenzory a aké sú? Len vidíte, bez toho, aby ste vstúpili do fyziky polovodičov, nechápali vzorce a nevyslovovali nepochopiteľné slová (rekombináciu, resorpciu menšinových nosičov), ktoré sa nazývajú „na prstoch“, ako tieto fotosenzory fungujú.
Obrázok 1. Foto prerušovač
fotoodpor
S ním je všetko jasné. Pretože obyčajný konštantný odpor má ohmický odpor, nehrá úlohu smer pripojenia v obvode. Na rozdiel od stáleho odporu mení odpor pod vplyvom svetla: pri osvetlení niekoľkokrát klesá. Počet týchto „časov“ závisí od modelu fotorezistora, predovšetkým od jeho odolnosti voči tme.
Štruktúrne sú fotorezistory kovové puzdro so skleneným oknom, cez ktoré je viditeľná šedo sfarbená doska s kľukatou stopou. Neskoršie modely sa uskutočňovali v plastovom kufríku s priehľadným vrchom.
Rýchlosť fotorezistorov je nízka, takže môžu pracovať iba pri veľmi nízkych frekvenciách. Preto sa v novom vývoji takmer nikdy nepoužívajú. Stáva sa však, že pri oprave starých zariadení sa budú musieť stretnúť.
Na kontrolu zdravia fotorezistora stačí multimeter skontrolovať jeho odpor. Pri neprítomnosti osvetlenia by mal byť odpor veľký, napríklad fotorezistor SF3-1 má odpor podľa tmy podľa referenčných údajov 30MOhm. Ak svieti, odpor klesne na niekoľko KOhms. Vzhľad fotorezistora je znázornený na obr.
Obrázok 2. Fotorezistor SF3-1
fotodiódy
Veľmi podobné konvenčnej usmerňovacej dióde, ak nie pre schopnosť reagovať na svetlo. Ak to „zazvoníte“ pomocou testera, je lepšie použiť aktuálny prepínač, potom pri absencii osvetlenia budú výsledky rovnaké ako v prípade konvenčnej diódy: v smere dopredu bude prístroj ukazovať malý odpor av opačnom smere bude šípka zariadenia len ťažko klesať.
Hovorí sa, že dióda je zapnutá v opačnom smere (tento bod treba pamätať), takže cez ňu neprúdi prúd. Ak je však pri tomto zaradení fotodióda zapálená žiarovkou, šípka sa náhle ponáhľa k nulovej značke.Tento režim činnosti fotodiódy sa nazýva fotodióda.
Fotodióda má tiež fotovoltaický režim: keď na ňu dopadne svetlo, podobne solárna batéria, produkuje slabé napätie, ktoré sa môže po posilnení použiť ako užitočný signál. Fotodióda sa však častejšie používa v režime fotodiódy.
Fotodiódy starého vzhľadu sú kovový valec s dvoma vodičmi. Na druhej strane je to sklenená šošovka. Moderné fotodiódy majú puzdro vyrobené z priehľadného plastu, presne rovnaké ako LED diódy.
Obr. 2. Fotodiódy
fototranzistory
Vzhľad sú jednoducho nerozoznateľné od diód LED, ten istý prípad je vyrobený z priehľadného plastu alebo valca so sklom na konci a z toho sú dva výstupy - kolektor a emitor. Zdá sa, že fototranzistor nepotrebuje základný výstup, pretože vstupným signálom pre neho je svetelný tok.
Niektoré fototranzistory však majú stále výstup zo základne, ktorý okrem svetla umožňuje aj elektrickú reguláciu tranzistora. Toto možno nájsť v niektorých tranzistorových optočlenoch, napríklad AOT128 a dovážaných 4N35, ktoré sú v podstate funkčné analógy. Medzi základňou a žiaričom fototranzistora je pripojený odpor, ktorý mierne zakrýva fototranzistor, ako je znázornené na obrázku 4.
Obrázok 3. Fototranzistor
Náš optočlen zvyčajne visí na 10 - 100 KΩ, zatiaľ čo importovaný „analóg“ má približne 1 MΩ. Ak dáte dokonca 100 000, nebude to fungovať, tranzistor je tesne zatvorený.
Ako skontrolovať fototranzistor
Fototranzistor môže byť jednoducho skontrolovaný testerom, aj keď nemá výstup zo základne. Ak je ohmmeter pripojený v akejkoľvek polarite, odpor sekcie kolektor - emitor je dosť veľký, pretože tranzistor je uzavretý. Keď sa na šošovku dostane svetlo s dostatočnou intenzitou a spektrom, ohmmeter ukáže malý odpor - tranzistor sa otvoril, ak by bolo samozrejme možné uhádnuť polaritu pripojenia testera. Toto správanie sa v skutočnosti podobá konvenčnému tranzistoru, otvára sa iba elektrickým signálom a toto svetlo prúdi. Okrem intenzity svetelného toku hrá dôležitú úlohu aj jeho spektrálne zloženie. Vlastnosti testov na tranzistory sú uvedené v tu.
Svetelné spektrum
Fotosenzory sú zvyčajne vyladené na špecifickú vlnovú dĺžku svetelného žiarenia. Ak je to infračervené žiarenie, potom taký senzor nereaguje dobre na modré a zelené LED, dostatočne dobré na červenú, žiarovku a samozrejme na infračervené žiarenie. Neprijíma ani svetlo z žiariviek. Dôvodom zlej činnosti fotosenzora preto môže byť jednoducho nevhodné spektrum svetelného zdroja.
Vyššie bolo uvedené, ako zazvoniť fotodiódu a fototranzistor. Tu by ste mali venovať pozornosť zdanlivo maličkosti, ako je typ meracieho zariadenia. V modernom digitálnom multimetri je v režime polovodičovej kontinuity plus na rovnakom mieste ako pri meraní jednosmerného napätia, t.j. na červenom vodiči.
Výsledkom merania bude úbytok napätia v milivoltoch na križovatke p-n v smere dopredu. Spravidla sa jedná o čísla v rozmedzí 500 - 600, ktoré závisia nielen od typu polovodičového zariadenia, ale aj od teploty. Pri zvyšujúcej sa teplote toto číslo klesá o 2 stupne pre každý stupeň Celzia, čo je spôsobené teplotným koeficientom odporu TCS.
Pri použití ukazovadla sa musí pamätať na to, že v režime merania odporu je kladný výstup v móde merania napätia na mínus. Pri takýchto kontrolách je lepšie osvetľovať fotografické senzory žiarovkou v blízkom dosahu.
Spárovanie fotosenzora s mikrokontrolérom
V poslednej dobe sa veľa rádiových nadšencov veľmi zaujímalo o navrhovanie robotov. Najčastejšie je to niečo, čo vyzerá primitívne, napríklad škatuľka s batériami na kolesách, ale strašne inteligentná: všetko počuje, vidí všetko a obchádza prekážky.Všetko vidí len kvôli fototranzistorom alebo fotodiódam a možno dokonca aj fotorezistorom.
Tu je všetko veľmi jednoduché. Pokiaľ ide o fotorezistor, stačí ho zapojiť, ako je to znázornené na obrázku, av prípade fototranzistora alebo fotodiódy, aby nedošlo k zameneniu polarity, najskôr ich „zazvonite“, ako je opísané vyššie. Obzvlášť užitočné je vykonať túto operáciu, ak nie sú časti nové, uistite sa, že sú vhodné. Pripojenie rôznych snímačov k mikroradič znázornené na obrázku 4.
Obrázok 4. Schémy pripojenia fotosenzorov k mikrokontroléru
Meranie svetla
Fotodiódy a fototranzistory majú nízku citlivosť, vysokú nelinearitu a veľmi úzke spektrum. Hlavnou aplikáciou týchto fotografických zariadení je práca v kľúčovom režime: zapnuté - vypnuté. Vytváranie svetelných metrov na nich je preto dosť problematické, aj keď skôr boli vo všetkých analógových svetelných metroch použité práve tieto fotosenzory.
Nanotechnológia však našťastie nestojí pokojne, ale napreduje míľovými krokmi. Na meranie osvetlenia „tam vytvorili“ vytvorili špecializovaný čip TSL230R, ktorý je programovateľným prevodníkom svetelnej frekvencie.
Externe je prístrojom čip v puzdre DIP8 vyrobený z priehľadného plastu. Všetky vstupné a výstupné signály na úrovni sú kompatibilné s logikou TTL - CMOS, čo uľahčuje spárovanie prevodníka s ktorýmkoľvek mikropočítačom.
Pomocou externých signálov môžete zmeniť citlivosť fotodiódy a mierku výstupného signálu, a to 1, 10, 100 a 2, 10 a 100 krát. Závislosť frekvencie výstupného signálu od osvetlenia je lineárna, od frakcií hertzov po 1 MHz. Nastavenia mierky a citlivosti sa vykonávajú dodávaním logických úrovní iba na 4 vstupy.
Mikroobvod sa môže zaviesť do režimu mikrospotrebenia (5 μA), pre ktorý existuje samostatný záver, hoci v prevádzkovom režime nie je zvlášť nenásytný. Pri napájacom napätí 2,7 ... 5,5 V nie je spotreba prúdu vyššia ako 2 mA. Na fungovanie čipu nie je potrebné žiadne vonkajšie páskovanie, okrem toho, že blokovací kondenzátor je napájaný.
V skutočnosti stačí pripojiť k mikroobvodu merač frekvencie a získať údaje o osvetlení, samozrejme, v niektorých UE. V prípade použitia mikrokontroléra, so zameraním na frekvenciu výstupného signálu, môžete ovládať osvetlenie v miestnosti alebo jednoducho pomocou princípu „zapnúť - vypnúť“.
TSL230R nie je jediný merač svetla. Ešte pokročilejšie sú senzory Maxim MAX44007-MAX44009. Ich rozmery sú menšie ako rozmery TSL230R, spotreba energie je rovnaká ako spotreba iných snímačov v režime spánku. Hlavným účelom týchto svetelných senzorov je použitie v zariadeniach napájaných z batérií.
Osvetlenie ovláda fotosenzor
Jednou z úloh vykonávaných pomocou fotosenzorov je ovládanie osvetlenia, Takéto schémy sa nazývajú foto relé, najčastejšie ide o jednoduché začlenenie osvetlenia do tmy. Za týmto účelom mnoho amatérov vyvinulo veľa okruhov, z ktorých niektoré sa budeme zaoberať v nasledujúcom článku.
Pokračovanie článku: Schémy fotografického relé na riadenie osvetlenia
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: