光電傳感器的工作原理與電路原理圖解析

2020-11-23 電子發燒友

光電傳感器的工作原理與電路原理圖解析

發表於 2017-05-25 14:33:53

　　光電傳感器是一種能夠將可見光信號轉換為電信號的器件，也可稱為光電器件，主要用於光控開關，光控照明，光控報警領域中，對各種可見光進行控制。

　　

　　光電傳感器電路原理圖

　　從上圖可看出該光電傳感器採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的強弱發生變化而變化。

　　當環境光較強時，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，不能達到雙向觸發二極體VD的觸發電壓值，雙向觸發二極體VD 截止，進而使雙向了晶閘管VS也截止，照明燈EL熄滅。

　　當環境光較弱時，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二個極管VD的觸發電壓時，雙向觸發二極體VD導通，進而觸發雙向品閘管VS也導通，照明燈EL點亮。

　　光電傳感器的工作原理

        通過把光強度的變化轉換成電信號的變化，從而實現控制的。光電開關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：發送器、接收器和檢測電路。

　　發射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個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。

　　發送器對準目標發射光束，發射的光束一般來源於半導體光源，發光二極體（LED）、雷射二極體及紅外發射二極體。光束不間斷地發射，或者改變脈衝寬度。

　　接收器有光電二極體、光電三極體及光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其後面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。光敏二極體是現在最常見的傳感器。光電傳感器光敏二極體的外型與一般二極體一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便於光線射入，為增加受光面積，PN結的面積做得較大，光敏二極體工作在反向偏置的工作狀態下，並與負載電阻相串聯，當無光照時，它與普通二極體一樣，反向電流很小稱為光敏二極體的暗電流；當有光照時，載流子被激發，產生電子-空穴，稱為光電載流子。

　　在外電場的作用下，光電載流子參於導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比，於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。

　　光電開關光敏三極體除了具有光敏二極體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體相差不大，一般光敏三極體只引出兩個極——發射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區面積做得很大，發射區較小，入射光主要被基區吸收。工作時集電結反偏，發射結正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo，比一般三極體的穿透電流還小；當有光照時，激發大量的電子-空穴對，使得基極產生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電傳感器光電三極體要比光電二極體具有更高的靈敏度。

　　此外，光電傳感器的結構元件中還有發射板和光導纖維。角反射板是結構牢固的發射裝置，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的範圍改變發射角，使光束幾乎是從一根發射線，經過反射後，仍從這根反射線返回。

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