傳感器及應(yīng)用備課

1、一、傳感器的作用一、傳感器的作用 傳感器實(shí)際上是一種功能塊，其作用是將來(lái)自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 因此傳感器可狹義的定義為：“將外界的輸入信號(hào)變換為電信號(hào)的一類(lèi)元件。”二、傳感器的定義二、傳感器的定義定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器來(lái)自外界的信號(hào)電信號(hào)傳感器是一種檢測(cè)裝置，能把各種物理量和化學(xué)量(如：某種物理、化學(xué)、生物)，精確的轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電路計(jì)算放大或計(jì)算機(jī)處理后，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些量的監(jiān)測(cè)。三、傳感器的組成三、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路三部分組成： 電路被測(cè)量 敏感元件轉(zhuǎn)化元件轉(zhuǎn)換電路注

2、：有的書(shū)上不包括虛線后部分敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。實(shí)際上，傳感器有簡(jiǎn)單，有復(fù)雜，大多數(shù)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)不同功能分為溫度傳感器光敏傳感器壓力傳感器濕敏傳感器氣敏傳感器位置傳感器速度傳感器 一體化雙只溫度變送器 單路溫度變送模塊 一體化溫度變送器 熱敏電阻 熱敏電阻 供應(yīng)電站專(zhuān)用熱電偶一、定義：溫度傳感器是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的傳感器在溫敏傳感器中有雙金屬傳感器、熱敏電阻、熱電偶、金屬測(cè)溫

3、電阻、集成溫敏傳感器、晶體管溫敏傳感器等多種類(lèi)型。 在溫敏傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。各類(lèi)溫度傳感器的測(cè)溫范圍溫度傳感溫度傳感器類(lèi)型器類(lèi)型測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍溫度傳感器類(lèi)型溫度傳感器類(lèi)型測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍雙金屬傳感器雙金屬傳感器0300銅電阻銅電阻002000熱敏電阻熱敏電阻-200880鎳電阻鎳電阻-203000熱電偶熱電偶R R2001400鉑電阻鉑電阻-1806000熱電偶熱電偶K K01000晶體溫敏傳感器晶體溫敏傳感器-10022

4、0熱電偶熱電偶E E-200700集成溫敏傳感器集成溫敏傳感器-551500熱電偶熱電偶J J0600說(shuō)明：熱電偶R（鉑銠鉑）； 熱電偶K（鎳鉻鎳鋁） 熱電偶E（鎳鉻康銅）； 熱電偶J（鐵康銅）要求輸出電壓（電流）相對(duì)于溫度是線性關(guān)系時(shí)，應(yīng)選用集成溫敏傳感器；鉑（銅）熱電阻具有正溫度系數(shù)；熱敏電阻的阻值相對(duì)于溫度呈對(duì)數(shù)變化；雙金屬傳感器可直接反映溫度引起的機(jī)械形變；測(cè)量移動(dòng)物體的溫度和測(cè)量高溫應(yīng)使用輻射式溫度計(jì)；使用鉑熱電阻時(shí)需要消除引線（內(nèi)阻）的影響；要求較高的測(cè)溫精度時(shí)應(yīng)選用晶體溫敏傳感器。2.2.1、熱敏電阻熱敏電阻是一種當(dāng)溫度變化時(shí)電阻的阻值能呈現(xiàn)敏感變化的元件。一般是由錳、鎳、鈷、鐵

5、、銅等金屬氧化物燒結(jié)而成。熱敏電阻符號(hào)如圖所示，符號(hào)代號(hào)為“Rt”。熱敏電阻電路符號(hào)：熱敏電阻圖符熱敏電阻形狀有球形、圓形和條形等，如圖所示。圓片形圓柱形條 形珠 形貼片式薄膜式 大功率 1、熱敏電阻根據(jù)不同的溫度特性可分為以下幾種：PTC型熱敏電阻：具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻。其阻抗在溫度超過(guò)某一值（居里點(diǎn)溫度）時(shí)會(huì)急劇增加，而在溫度到達(dá)此值前，電阻值隨溫度變化會(huì)非常慢。NTC型熱敏電阻：具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。其阻抗隨溫度升高而下降。CTR型熱敏電阻：其阻抗在溫度超過(guò)某一值（居里點(diǎn)溫度）時(shí)會(huì)急劇減少。PTCPTC型熱敏電阻：型熱敏電阻：RTONTCNTC型熱敏電阻：型熱敏電阻：RTOCTR

6、型熱敏電阻：RTo標(biāo)稱電阻值：標(biāo)在電阻上，是指在基準(zhǔn)溫標(biāo)稱電阻值：標(biāo)在電阻上，是指在基準(zhǔn)溫度為度為2525C C的零功率電阻值。其值與實(shí)際測(cè)量的零功率電阻值。其值與實(shí)際測(cè)量誤差通常以百分比表示，如誤差通常以百分比表示，如5%5%、10%10%。額定功率：額定功率：在環(huán)境溫度在環(huán)境溫度2525C C、相對(duì)濕度、相對(duì)濕度為為45%45%80%80%的條件下，長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷所允的條件下，長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷所允許的耗散功率。在此功率下，電阻體的溫度許的耗散功率。在此功率下，電阻體的溫度不應(yīng)超過(guò)最高工作溫度。不應(yīng)超過(guò)最高工作溫度。功率單位為功率單位為mWmW或或WW。時(shí)間常數(shù)：時(shí)間常數(shù)：表示熱敏電阻表示熱敏電阻

7、熱慣性大小的參熱慣性大小的參數(shù)數(shù)。用。用“S S”表示。表示。溫度系數(shù)：溫度系數(shù)：指在規(guī)定溫度下，熱敏電阻零指在規(guī)定溫度下，熱敏電阻零功率電阻值的相對(duì)變化與引起該變化的相應(yīng)功率電阻值的相對(duì)變化與引起該變化的相應(yīng)溫差之比。溫差之比。靈敏度高，它與電子儀表組成測(cè)溫計(jì)，可完成精確的溫度測(cè)量。工作溫度范圍寬，常溫?zé)崦綦娮璧墓ぷ鳒囟葹?55315C；高溫?zé)崦綦娮璧墓ぷ鳒囟雀哂?15C；低溫?zé)崦綦娮璧墓ぷ鳒囟鹊陀?55C；可達(dá)-273C；可根據(jù)不同的要求，制成不同形狀；可制成110M標(biāo)稱阻值供不同電路選擇；穩(wěn)定性好，過(guò)載能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。對(duì)熱敏電阻在某一溫度時(shí)的電阻值，我們可以用熱敏電阻的溫度系數(shù)和標(biāo)稱電阻

8、值這兩個(gè)參數(shù)來(lái)估算。 如查出MF11型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)為-（2.234.09%）/C，可知，以基準(zhǔn)溫度25C為起點(diǎn)，溫度每升高1C，則熱敏電阻的阻值就遞減2.234.09%；反之，若溫度降低，則每降低1C ，熱敏電阻的阻值就遞增12.234.09%；實(shí)際估算時(shí)，可將（2.234.09%）/C取3%/C。 例如：某只MF11型熱敏電阻在25C時(shí)阻值為250（查標(biāo)稱電阻值），則在26C時(shí)其阻值是250（100%3%）=242.5。 測(cè)量熱敏電阻測(cè)量熱敏電阻首先應(yīng)測(cè)量其在室溫下首先應(yīng)測(cè)量其在室溫下的標(biāo)稱阻值，的標(biāo)稱阻值，如阻值正常，再測(cè)量工作如阻值正常，再測(cè)量工作時(shí)的阻值。時(shí)的阻值。

9、測(cè)量工作阻值時(shí)，可用已加測(cè)量工作阻值時(shí)，可用已加熱的發(fā)熱元件靠近熱敏電阻使其溫度升熱的發(fā)熱元件靠近熱敏電阻使其溫度升高再測(cè)量。高再測(cè)量。由于熱敏電阻對(duì)溫度的敏感性高，用由于熱敏電阻對(duì)溫度的敏感性高，用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量它的阻值會(huì)不準(zhǔn)確。因?yàn)槿f(wàn)用表來(lái)測(cè)量它的阻值會(huì)不準(zhǔn)確。因?yàn)槿f(wàn)用表的工作電流比較大，萬(wàn)用表的工作電流比較大，流過(guò)熱敏電流過(guò)熱敏電阻時(shí)會(huì)使電阻發(fā)熱而使阻值發(fā)生改變。阻時(shí)會(huì)使電阻發(fā)熱而使阻值發(fā)生改變。所以一般只是使用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)熱敏電所以一般只是使用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)熱敏電阻能否工作。阻能否工作。將萬(wàn)用表置R100檔，用表筆置熱敏電阻兩端，記錄下阻值。用表筆置熱敏電阻兩端，用手捏住熱敏電阻，為熱敏電

10、阻加熱，觀察指針的偏轉(zhuǎn)情況，偏轉(zhuǎn)到一定值后，萬(wàn)用表指針會(huì)停下當(dāng)手離開(kāi)熱敏電阻后，指針便會(huì)回到正常值。6、熱敏電阻的應(yīng)用用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測(cè) R21KRT25C時(shí)10K 10K VD110K VD222K VT1VT2RP1K LED1K EC12VaVLbVStR21KRT25C時(shí)10K 10K VD110K VD222K VT1VT2RP1K LED1K EC12VaVLbVStR21KRT25C時(shí)10K 10K VD110K VD222K VT1VT2RP1K LED1K EC12VaVLbVStRT選用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 當(dāng)環(huán)境溫度低于熱敏電阻RT所設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警用用

11、PTCPTC元件作冰箱壓縮機(jī)的起動(dòng)控制元件作冰箱壓縮機(jī)的起動(dòng)控制通電起動(dòng)線圈工作Rt值上升t秒起動(dòng)線圈停止，運(yùn)轉(zhuǎn)線圈工作用用PTCPTC元件控制電風(fēng)扇的微風(fēng)擋元件控制電風(fēng)扇的微風(fēng)擋作業(yè):1、什么是傳感器？2、說(shuō)明常用傳感器的種類(lèi)？3、畫(huà)出傳感器的組成框圖？4、什么是熱敏電阻？5.簡(jiǎn)要說(shuō)明PTC型熱敏電阻、NTC型熱敏電阻、CTR型熱敏電阻的溫度特性。電溫度計(jì)電溫度計(jì)( (熱電偶熱電偶) ) 熱電溫度計(jì)以熱電偶作為測(cè)溫元件。熱電溫度計(jì)以熱電偶作為測(cè)溫元件。溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳或

12、信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來(lái)測(cè)量流體的溫度、測(cè)量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。一、熱電偶測(cè)溫原理 1. 1.定義定義: : 由兩種導(dǎo)體組合而成由兩種導(dǎo)體組合而成, ,將溫度轉(zhuǎn)化為將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器叫做熱電偶。熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器叫做熱電偶。 2.2.測(cè)溫原理測(cè)溫原理: : 熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。 3.3.熱電效應(yīng)熱電效應(yīng): :將兩種不同材料的導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體A A和和B B串接串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)電成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)電1 1和和2 2的溫度的溫度不同時(shí)，不同時(shí)，如如T TT0 T0 （如圖（如

13、圖8.2-38.2-3熱電效應(yīng)），熱電效應(yīng)），在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 （1 1）中間導(dǎo)體定律：）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。金屬A(銅)金屬B(康銅)連接點(diǎn)AT(高溫)連接點(diǎn)BT0(低溫)熱電流TV物體C物體A物體B=T0=T0（2 2）溫差電勢(shì)）溫差電勢(shì): : 因?qū)w兩端溫

14、度不同而產(chǎn)因?qū)w兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電勢(shì)。生的電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電勢(shì)。 由于溫度梯度的存在，改變了電子的能由于溫度梯度的存在，改變了電子的能量分布，高溫（量分布，高溫（T T）端電子將向低溫端（）端電子將向低溫端（T T0 0）擴(kuò)散，致使高溫端因失去電子帶正電，低溫?cái)U(kuò)散，致使高溫端因失去電子帶正電，低溫端因獲電子而帶負(fù)電。因而在同一導(dǎo)體兩端端因獲電子而帶負(fù)電。因而在同一導(dǎo)體兩端也產(chǎn)生電位差。也產(chǎn)生電位差。AeA(T,To)ToT溫差電勢(shì)原理圖導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。熱電偶回路熱電勢(shì)只與組

15、成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 二、常用熱電偶二、常用熱電偶適于制作熱電偶的材料有適于制作熱電偶的材料有300300多種，其中多種，其中廣泛應(yīng)用的有廣泛應(yīng)用的有40504050種。種。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶也有我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶也有8 8種。分別是：鉑種。分別是：鉑銠銠10-10-鉑鉑( (分度號(hào)為分度號(hào)為S) S)、鉑銠、鉑銠13-13-鉑鉑(R)(R)、鉑銠、鉑銠30-30-鉑銠鉑銠6(B)6(B)、鎳鉻、鎳鉻- -鎳硅鎳硅(K)(K)、鎳鉻、鎳鉻- -康銅康銅(E)(E)、鐵、鐵- -康銅康銅(J

16、)(J)、銅、銅- -康銅康銅(T)(T)和鎳鉻硅和鎳鉻硅- -鎳硅鎳硅(N)(N)。鉑銠鉑銠1313鉑鉑(R)(R)熱電偶用于較高溫度測(cè)量；熱電偶用于較高溫度測(cè)量；鎳鉻鎳鉻鎳鋁熱電偶穩(wěn)定性十分好，用途較鎳鋁熱電偶穩(wěn)定性十分好，用途較廣；廣；銅銅康銅康銅(T)(T)熱電偶則在較低溫度熱電偶則在較低溫度（0 0C C400400C C）有較好的穩(wěn)定性。）有較好的穩(wěn)定性。鉑鉑銠熱電偶(S型)測(cè)量溫度較高，一般用來(lái)測(cè)量1000以上高溫；材料性能穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或基準(zhǔn)熱電偶。鉑銠30鉑銠6(B)低溫?zé)犭妱?shì)極小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。材料性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高，成本高。鎳鉻鎳

17、硅(K型)高溫下抗氧化能力強(qiáng)，價(jià)格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。鐵鐵康銅熱電偶康銅熱電偶(J)(J)靈敏度高，線性度好，價(jià)格便宜，主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗銹蝕能力。 銅銅康銅熱電偶康銅熱電偶(T)(T) 穩(wěn)定性好，精度高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于低溫實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中。鎳鉻硅鎳鉻硅- -鎳硅鎳硅(N) (N) 具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜，不受短程有序化影響等優(yōu)點(diǎn),其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶 熱電偶材料應(yīng)滿足： 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時(shí)間改變； 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測(cè)量時(shí)不被腐蝕； 熱電勢(shì)高，導(dǎo)電率高，且

18、電阻溫度系數(shù)?。?便于制造； 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。 電路中C1與R3組成輸入濾波電路，考慮熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)很小，必須選用漏電小的電容，以免產(chǎn)生漂移電壓。熱電偶(+)(-)C14.7FR31K+15VRP2 20KRP1 3KR2 120 KR1 510+-A118VOUT(06V)(100mV/C)熱電偶(+)(-)C14.7FR31K+15VRP2 20KRP1 3KR2 120 KR1 510+-A118VOUT(06V)(100mV/C)1 1、工作原理、工作原理 結(jié)構(gòu)雙金屬溫度計(jì)是把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計(jì)。特點(diǎn): 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，可將溫

19、度變化轉(zhuǎn)換成機(jī)械量變化，不僅用于測(cè)量溫度，而且還用于溫度控制裝置（尤其是開(kāi)關(guān)的 “ 通斷 ” 控制），使用范圍相當(dāng)廣泛。應(yīng)用：雙金屬式溫度傳感器用途很廣。一般串聯(lián)在保護(hù)電路中，可用于防止因過(guò)電流而造成事故。如，電路的過(guò)熱、過(guò)電流保護(hù)；小馬達(dá)、小型變壓器等電氣設(shè)備的保護(hù)。 雙金屬溫度計(jì)的工作原理如圖所示, 將其一端固定將其一端固定, , 如果溫度升高如果溫度升高, , 下下面的金屬面的金屬 B B （例如黃銅）因熱膨脹而（例如黃銅）因熱膨脹而伸長(zhǎng)，上面的金屬伸長(zhǎng)，上面的金屬 A A 卻幾卻幾 乎不變，致乎不變，致使雙金屬偏向上翹。溫度越高則產(chǎn)生使雙金屬偏向上翹。溫度越高則產(chǎn)生的線膨脹差越大，引起

20、的彎曲越大。的線膨脹差越大，引起的彎曲越大。 熒光燈啟輝器火線零線 當(dāng)電路接通，啟輝器兩端極片得電，擊穿惰性氣體而導(dǎo)電（輝光放電），雙金屬片發(fā)熱彎曲而與靜觸板接通形成閉合電路。電路中電流突然中斷，使鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得多的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，引起管內(nèi)汞蒸氣電離而形成弧光放電.2 2、雙金屬溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì) 下圖為雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)。它的感溫元件通常繞成螺旋型，一端固定，另一端連接指針軸。溫度變化時(shí)，感溫元件的彎曲率發(fā)生變 化，并通過(guò)指針軸帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，在刻度盤(pán)上顯示出溫度的變化。作業(yè)：1、什么是熱電偶？熱電偶的測(cè)溫原理是什么？請(qǐng)具體說(shuō)明；2、何為中間導(dǎo)體定律？何為溫差

21、電勢(shì)？溫差電勢(shì)是如何產(chǎn)生的？3、雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)如何？工作原理是什么？應(yīng)用在什么場(chǎng)合？4、熱電偶有哪幾種類(lèi)型？各自應(yīng)用于何種場(chǎng)合？光電傳感器是一種能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電傳感器是一種能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電信號(hào)的傳感器。它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。光電傳感器的檢測(cè)對(duì)象有可見(jiàn)光系統(tǒng)中。光電傳感器的檢測(cè)對(duì)象有可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光，其中不可見(jiàn)光有紫外線、近、不可見(jiàn)光，其中不可見(jiàn)光有紫外線、近紅外線、激光等紅外線、激光等. .一、光電傳感器的原理及類(lèi)型一、光電傳感器的原理及類(lèi)型1 1、原理、原理 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能

22、量，并能將光能轉(zhuǎn)線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件，其工作原理是基于化成電信號(hào)的器件，其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。 原理如下圖。原理如下圖。光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：光照射在物體表面上可看光照射在物體表面上可看成是物體受到一連串具有一定能量的光子成是物體受到一連串具有一定能量的光子轟擊，于是物體中的電子吸收了光子的能轟擊，于是物體中的電子吸收了光子的能量，導(dǎo)致物體的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，這量，導(dǎo)致物體的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象就稱為光電效應(yīng)。種現(xiàn)象就稱為光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)光電效應(yīng)的分類(lèi)：光電效應(yīng)的分類(lèi)： 1 1）在光線的作用下能使電子逸出物體表面）在光

23、線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。 光電倍增管光電管充氣光電管 固態(tài)光電倍增管光電器件光電管： 光電管由一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成，并密封在一支真空玻璃管內(nèi)，如右圖所示。光電管的陰極是接受光的照射，它決定了器件的光電特性。陽(yáng)極由金屬絲做成，用于收集電子。光電管示意圖光電管工作原理： 當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。電子被帶正電位的陽(yáng)極所吸引，在光電管內(nèi)就有了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電

24、流。光電管的外形圖光電倍增管原理圖光電倍增管 光電倍增管是在光電管的陽(yáng)極和陰極之間增加若干個(gè)（1114個(gè)）倍增極（二次發(fā)射體），來(lái)放大光電流。（如下圖所示）光電倍增管的外形圖 18801880年，法國(guó)人萊布朗克提出使一個(gè)鏡面在年，法國(guó)人萊布朗克提出使一個(gè)鏡面在兩個(gè)不同軸線上以不同速度振動(dòng)，形成往返兩個(gè)不同軸線上以不同速度振動(dòng)，形成往返直線掃描，從而對(duì)圖像進(jìn)行分解和再現(xiàn)。直線掃描，從而對(duì)圖像進(jìn)行分解和再現(xiàn)。 19231923年，美國(guó)的斯福羅金發(fā)明光電攝像管。年，美國(guó)的斯福羅金發(fā)明光電攝像管。 19251925年，蘇格蘭的貝爾德公開(kāi)展示了他制造年，蘇格蘭的貝爾德公開(kāi)展示了他制造的一臺(tái)機(jī)器，成功地傳

25、送了人的面部活動(dòng)，的一臺(tái)機(jī)器，成功地傳送了人的面部活動(dòng)，分辨率為分辨率為3030線，重復(fù)頻率為每秒線，重復(fù)頻率為每秒5 5幀。幀。 光電攝像機(jī)1935年，貝爾德與德國(guó)公司合作，成立了第一家電視臺(tái)，每周播放三次節(jié)目。2 2）在光線的作用下能使物體的電阻率改）在光線的作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管及光敏晶閘管等。光敏三極管及光敏晶閘管等。 3 3）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方）在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于向電動(dòng)勢(shì)

26、的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。紫外硅光電池我們選用的為內(nèi)光電效應(yīng)的傳感器。名稱名稱圖形圖形光譜特性光譜特性工作方式工作方式光敏電阻光敏電阻可見(jiàn)光可見(jiàn)光電阻變化電阻變化光敏二極管光敏二極管可見(jiàn)光可見(jiàn)光紅外線紅外線電流變化電流變化光敏三極管光敏三極管可見(jiàn)光可見(jiàn)光紅外線紅外線電流變化電流變化一、光敏電阻的結(jié)構(gòu)與原理光敏電阻是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的。光電導(dǎo)效應(yīng)：在光的作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，引起物體電阻率的變化。 制造光敏電阻的材料一般由金屬的硫化物、硒化物、碲化物組成。由于光電導(dǎo)效應(yīng)只限于光照的表面薄層，因此光電

27、導(dǎo)體一般都做成薄層。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案。光敏電阻的結(jié)構(gòu)1-玻璃；2-光電導(dǎo)層；3-電極；4-絕緣襯底；5-金屬殼；6-黑色絕緣玻璃；7-引線光敏電阻的符號(hào)與外形符號(hào)代號(hào)為“RL”RL各種光敏電阻外形光敏電阻的阻值隨入射光的強(qiáng)弱而發(fā)生變化。光敏電阻的阻值隨入射光的強(qiáng)弱而發(fā)生變化。光敏電阻與普通電阻一樣，沒(méi)有正負(fù)極性。光敏電阻與普通電阻一樣，沒(méi)有正負(fù)極性。 光敏電阻阻值檢測(cè)方法與測(cè)量普通電阻一樣。光敏電阻阻值檢測(cè)方法與測(cè)量普通電阻一樣。光敏電阻主要參數(shù)： 光電流、亮阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過(guò)光敏電阻的電流稱光電流。外加電壓與光電流之比稱為亮阻。

28、 暗電流、暗阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒(méi)有光照射時(shí)，流過(guò)光敏電阻的電流稱暗電流。外加電壓與光電流之比稱為暗阻。光敏電阻主要參數(shù)：光敏電阻主要參數(shù)：靈敏度：靈敏度：靈敏度是指光敏電阻不受光照射靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗阻）和受光照射時(shí)的電阻時(shí)的電阻值（暗阻）和受光照射時(shí)的電阻值（亮阻）的相對(duì)變化值。值（亮阻）的相對(duì)變化值。額定功率：額定功率：當(dāng)光敏電阻用于某電路中所允當(dāng)光敏電阻用于某電路中所允許加上的功率。許加上的功率。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好， 此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級(jí)， 亮電阻值在幾千歐以下。光敏電阻工作原理 工作時(shí)，

29、光敏電阻兩電極間加上電壓，其中便有電流通過(guò)。無(wú)光照時(shí)，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很??；當(dāng)有光照時(shí)，由于光電導(dǎo)效應(yīng)，光敏電阻值(亮電阻)急劇減少，電流迅速增加，電流隨著光強(qiáng)的增加而變大，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。工作原理示意圖光敏電阻演示 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電子空穴對(duì)增加，阻值減小，電流增大。電阻中不同的顏色代表著不同的電阻中不同的顏色代表著不同的數(shù)值，具體請(qǐng)查看下表：數(shù)值，具體請(qǐng)查看下表：四環(huán)電阻的讀法：四環(huán)電阻的讀法：第一環(huán)，第二環(huán)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表第一環(huán)，第二環(huán)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表有效數(shù)字；有效數(shù)字；第三環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表數(shù)字第三環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表數(shù)字后面添后面添“0”0”的個(gè)數(shù)；的個(gè)數(shù)；第

30、四環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)第四環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表誤差，誤差通常用來(lái)表示。值代表誤差，誤差通常用來(lái)表示。第一環(huán)，第二環(huán)、第三環(huán)所對(duì)第一環(huán)，第二環(huán)、第三環(huán)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表有效數(shù)字；應(yīng)的數(shù)值代表有效數(shù)字；第四環(huán)對(duì)第四環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表數(shù)字后面添應(yīng)的數(shù)值代表數(shù)字后面添“0 0”的個(gè)的個(gè)數(shù)；數(shù)；第五環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表誤差，第五環(huán)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代表誤差，誤差通常用來(lái)表示。誤差通常用來(lái)表示。二極管的正負(fù)極判斷時(shí)可用萬(wàn)用二極管的正負(fù)極判斷時(shí)可用萬(wàn)用表的歐姆檔（表的歐姆檔（R R100100或或R R1K1K ）來(lái)測(cè)）來(lái)測(cè)量。萬(wàn)用表量。萬(wàn)用表紅表筆紅表筆與表內(nèi)電阻檔電與表內(nèi)電阻檔電池的池的負(fù)極相通負(fù)極相通；而與萬(wàn)用表的；而與萬(wàn)用表的黑

31、表黑表筆筆卻與表內(nèi)電阻檔電池的卻與表內(nèi)電阻檔電池的正極相通正極相通。 -+阻值小按此接法二極管導(dǎo)通-+阻值大按此接法二極管截止當(dāng)二極管的導(dǎo)通時(shí)，當(dāng)二極管的導(dǎo)通時(shí)，萬(wàn)用表的紅萬(wàn)用表的紅表筆接的為二極管的負(fù)極，表筆接的為二極管的負(fù)極，黑表筆為黑表筆為二極管的正極。二極管的正極。二極管導(dǎo)通時(shí)電阻值二極管導(dǎo)通時(shí)電阻值通常在幾十歐到幾千歐的范圍內(nèi)。當(dāng)通常在幾十歐到幾千歐的范圍內(nèi)。當(dāng)二極管截止時(shí)電阻值一般為幾百千歐二極管截止時(shí)電阻值一般為幾百千歐 。注意：在測(cè)量時(shí)二極管的正向電阻與反向電阻都很大時(shí)，二極管可能內(nèi)部斷路；二極管的正向電阻與反向電阻都很小時(shí)，二極管可能內(nèi)部短路。-+阻值大三極管根據(jù)原理一般可分

32、為三極管根據(jù)原理一般可分為NPNNPN與與PNPPNP兩種兩種。它們?cè)陔娐分械姆?hào)如下：。它們?cè)陔娐分械姆?hào)如下：三極管通常有三個(gè)管腳，分別為集電極、基極和發(fā)射極，即在原理圖中的c、b、e三個(gè)管腳。集電極基極發(fā)射極一、紅定黑動(dòng)法或黑動(dòng)紅定法找基一、紅定黑動(dòng)法或黑動(dòng)紅定法找基極極三極管是由兩個(gè)三極管是由兩個(gè)PNPN結(jié)的半導(dǎo)體組成結(jié)的半導(dǎo)體組成，在，在學(xué)習(xí)二極管的判別時(shí)我們知道，在二極管兩學(xué)習(xí)二極管的判別時(shí)我們知道，在二極管兩端端加上正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通加上正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，二極管，二極管兩端兩端加上反向電壓時(shí)二極管截止加上反向電壓時(shí)二極管截止。因此，我們可知當(dāng)我們測(cè)三極管的任意因此，我們可知

33、當(dāng)我們測(cè)三極管的任意兩個(gè)電極時(shí)，我們兩個(gè)電極時(shí)，我們紅定黑動(dòng)法或黑定紅動(dòng)法紅定黑動(dòng)法或黑定紅動(dòng)法測(cè)量。測(cè)量。黑定紅動(dòng)法測(cè)量：黑定紅動(dòng)法測(cè)量：黑表筆接三極管的中間管腳，紅表筆分別接三極管的另外兩腳。當(dāng)測(cè)得阻值小時(shí)（幾十十幾K）為NPN型；當(dāng)測(cè)得阻值大時(shí)（幾百K以上）為PNP型；且黑表筆接的是三極管的基極。-+阻值小-+阻值大-+阻值大-+阻值小NPN型三極管在測(cè)量中如若發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黑表筆在三個(gè)管腳的中間，且紅表筆分別接其它兩個(gè)管腳時(shí)兩次測(cè)量阻值都較小，所測(cè)量的三極管為NPNNPN。黑黑表筆所對(duì)應(yīng)的管腳為基極。表筆所對(duì)應(yīng)的管腳為基極。1 1、對(duì)中高頻管來(lái)說(shuō)對(duì)中高頻管來(lái)說(shuō)，判，判斷集電極與發(fā)射極也是非常

34、容斷集電極與發(fā)射極也是非常容易的，那就是根據(jù)易的，那就是根據(jù)三極管的三極管的發(fā)發(fā)射結(jié)的反向電阻射結(jié)的反向電阻比比集電結(jié)的反集電結(jié)的反向電阻向電阻小的原理來(lái)判斷定。小的原理來(lái)判斷定。 -+阻值大PNP型三極管B圖阻值最大123阻值大A圖123-+阻值最大NPN型三極管-+阻值大阻值大C圖123-+阻值最大阻值最大D圖123在B圖中所測(cè)電阻比A圖中所測(cè)電阻來(lái)的大，因此電阻最大的B圖中紅表筆所測(cè)的3為集電極，1管腳為發(fā)射極2 2、對(duì)于一些低頻大功率管，對(duì)于一些低頻大功率管，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的反向電阻均為無(wú)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的反向電阻均為無(wú)窮大，窮大，用這種方法就判別不了。這用這種方法就判別不了。這時(shí)就要用

35、下面的方法：時(shí)就要用下面的方法：（1 1）先判斷出基極與管的型）先判斷出基極與管的型號(hào)，是號(hào)，是NPNNPN還是還是PNPPNP（2 2） NPNNPN與與PNPPNP管根據(jù)下列管根據(jù)下列不同的方法判斷不同的方法判斷比較兩次擺動(dòng)的情況，在比較兩次擺動(dòng)的情況，在角度角度擺動(dòng)最大的一次擺動(dòng)最大的一次，紅表筆所紅表筆所接的腳就是集電極（接的腳就是集電極（C C極），極），另另一個(gè)腳就是發(fā)射極（一個(gè)腳就是發(fā)射極（E E極）。極）。 PNP型三極管阻值較大E圖123阻值大F圖123對(duì)比兩次擺動(dòng)的角度，在對(duì)比兩次擺動(dòng)的角度，在擺動(dòng)角度最大的一次擺動(dòng)角度最大的一次，黑表筆所黑表筆所集電極（集電極（C C極）

36、極）。紅表筆所接的紅表筆所接的為發(fā)射極（為發(fā)射極（E E極）極）NPN型三極管阻值大G圖1 23阻值最大H圖1 231、元器件的識(shí)別與判斷 測(cè)量電阻（色環(huán)與萬(wàn)用表測(cè)量分別讀數(shù)，找出測(cè)量誤差，并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中） 測(cè)量二極管（用萬(wàn)用表測(cè)量出二極管的正反向電阻，并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中） 判斷三極管（寫(xiě)明判斷三極管各個(gè)管腳的步驟，請(qǐng)具體寫(xiě)明測(cè)量中各正反向電阻的阻值，并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。）2、 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中繪制元器件分布圖與原理圖3、根據(jù)原理圖繪制接線圖4、按接線圖（要經(jīng)老師檢查后放能通電）并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。例如：找基極找基極判斷中，黑表筆在三個(gè)管腳的中間，且紅表筆分別接其它兩個(gè)管腳時(shí)，電阻值為xxx；紅表

37、筆在三個(gè)管腳的中間，且表黑筆分別接其它兩個(gè)管腳時(shí)，電阻值為xxx；從此我們可以判斷出三極管為xxx型，中間管腳為基極?；鶚O。R1 光敏二極管亦叫光電二極管，是光光敏二極管亦叫光電二極管，是光敏電路中最常用的元件。是根據(jù)半導(dǎo)體的敏電路中最常用的元件。是根據(jù)半導(dǎo)體的光光生伏特效應(yīng)原理生伏特效應(yīng)原理工作的。工作的。所謂光生伏特效應(yīng)所謂光生伏特效應(yīng)即是半導(dǎo)體即是半導(dǎo)體PNPN結(jié)在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)結(jié)在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電動(dòng)勢(shì)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。VL1.工作原理與結(jié)構(gòu) 光敏二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管一樣，都有一個(gè)PN結(jié)，兩根電極引線，而且都是非線性器件，具有單向?qū)?/p>

38、電性。不同之處在于光敏二極管有一個(gè)能射入光線的窗口，這個(gè)窗口是用有機(jī)玻璃密封的，入射光線通過(guò)有機(jī)玻璃正好照射到管芯上。而且內(nèi)部PN結(jié)的工藝也和普通二極管有所不同，其結(jié)構(gòu)如圖所示。PN光光敏二極管在電路中一般是處于反向反向工作狀態(tài)工作狀態(tài)，如圖所示。RL 光PN光敏二極管接線光敏二極管在沒(méi)有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小，光敏二極管處于載止?fàn)顟B(tài)。反向電流也叫做暗電流v受光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊，吸收其能量而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，從而使P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，因此在外加反向偏壓和內(nèi)電場(chǎng)的作用下， P區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入N區(qū)， N區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入P區(qū)，從而使通

39、過(guò)PN結(jié)的反向電流大為增加，這就形成了光電流。2 2、光敏二極管的型號(hào)、光敏二極管的型號(hào)2CU12DUB2DUA鍺光敏二極管有A，B，C，D四類(lèi)；硅光敏二極管有2CU1AD系列、2DU14系列。國(guó)產(chǎn)硅光電二極管按襯底材料的導(dǎo)電類(lèi)型不同，分為2CU和2DU兩種系列。2CU系列以N-Si為襯底，2DU系列以P-Si為襯底。2CU系列的光電二極管只有兩條引線，而2DU系列光電二極管有三條引線。 2DUB2DUACollege of Physics Science & TechnologyYANGZHOU UNIVERSITYCHINA為消除光敏二極管的表面漏電流，2DU管還有一個(gè)環(huán)極，環(huán)極接

40、正電源，這種接法可使負(fù)載電阻中的暗電流很小(一般小于0.05 A)。接線時(shí)不接環(huán)極是可以的，只是這只管子工作時(shí)暗電流會(huì)偏大。光敏二極管型號(hào)與參數(shù)型號(hào)型號(hào)暗電流暗電流光電流光電流靈敏度靈敏度光譜范圍光譜范圍峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)2AU10A3060A1.5A/WW0.41.9mm1.465mm2CU10.1A80130A0.5A/WW0.41.1mm0.98mm2DUA0.1A6A0.4A/WW0.41.1mm0.98mm 光敏二極管并不是對(duì)所有可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光都有相同的反應(yīng)，它有特定的光譜范圍（由材料及工藝決定）。它對(duì)某一波長(zhǎng)的光波具有最佳的響應(yīng)，這一波長(zhǎng)稱為峰值波長(zhǎng)。 首先根據(jù)外殼上的標(biāo)記判定其極

41、性，外首先根據(jù)外殼上的標(biāo)記判定其極性，外殼標(biāo)有色點(diǎn)的管腳為正極，另一管腳為負(fù)極。殼標(biāo)有色點(diǎn)的管腳為正極，另一管腳為負(fù)極。2CU1+- 若無(wú)標(biāo)記，將萬(wàn)用表置于Rxlk檔，紅，黑表筆隨意接光敏二極管的兩個(gè)腳。這時(shí)萬(wàn)用表表頭指針偏轉(zhuǎn)，如讀數(shù)為幾千歐左右則黑表筆所接的是光敏二極管的正極，紅表筆所接的是光敏二極管的負(fù)極，這是正向電阻，是不隨光照而變化的阻值。 檢測(cè)暗阻。檢測(cè)電路如圖2所示，用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時(shí)萬(wàn)用表的指針基本保持不動(dòng)，阻值接近無(wú)窮大。此值越大說(shuō)明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零，說(shuō)明光敏電阻已燒穿損壞，不能再繼續(xù)使用。 注：測(cè)量暗阻與亮阻時(shí)，光敏二極管要處與所偏

42、位置 檢測(cè)亮阻。檢測(cè)電路如圖3所示。將一光源對(duì)準(zhǔn)光敏電阻的透光窗口，此時(shí)萬(wàn)用表的指針應(yīng)有較大幅度的擺動(dòng)，阻值明顯減小。此值越小說(shuō)明光敏電阻性能越好，若此值很大甚至無(wú)窮大，表明光敏電阻內(nèi)部開(kāi)路損壞，不能再繼續(xù)使用。注：測(cè)量暗阻與亮阻時(shí)，光敏二極管要處與所偏位置4、光敏二極管基本應(yīng)用電路 型的集電極輸出電路形式。集電極輸出電路適用于脈沖入射光電路，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相反，輸出信號(hào)一般較大。VTV04.7K5VEbVL12V 發(fā)射極輸出電路形式。發(fā)射極輸出電路適用于模擬信號(hào)電路，電阻R可以減少暗電流，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相同，輸出信號(hào)一般較小。VT2.2K3.3KRBV0EbVL 光敏二極

43、管與運(yùn)算入大器的組合電路（無(wú)偏置式）。用于測(cè)量寬范圍的入射光，其輸出電壓可用反饋電阻Rf來(lái)調(diào)整。必須注意：光敏二極管工作時(shí)必須加上反向電壓。-+Rf 1M AV0VLLH0032IP-光敏二極管的應(yīng)用實(shí)例原理：按下開(kāi)關(guān)S，如果光線不足，三極管VT1與VT2處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)J1斷開(kāi)，電源不通，電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。如果光線充足，光敏二極管VD導(dǎo)通，三極管VT1與VT2導(dǎo)通，繼電器線圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)J1閉合，接通電動(dòng)機(jī)M的電源，M得電轉(zhuǎn)動(dòng)。如果用光源來(lái)控制光敏二極管，則可控制電動(dòng)機(jī)的?；蜣D(zhuǎn)。（VT1為3DG6A，VT2為3AX31）470K VD2K MJJ1VT1VT29VS470K

44、VD2K MMMMJJ1VT1VT29VSab作業(yè)：1、什么是光敏二極管？光敏二極管的結(jié)構(gòu)如何？請(qǐng)畫(huà)出光敏二極管的圖形符號(hào)2、光敏二極管是工作在什么狀態(tài)？何為光電阻？何為亮電阻？3、如何鑒別測(cè)量光敏二極管的管腳的正負(fù)極？光敏三極管除有光敏作用外，內(nèi)部還光敏三極管除有光敏作用外，內(nèi)部還具有電流放大作用。因此是靈敏度較具有電流放大作用。因此是靈敏度較高的光敏元件。高的光敏元件。對(duì)硅光敏三極管，用鎢絲燈泡光、紅外光、紅光、黃紅光作光源，都能使其具有較高的靈敏度。一、光敏三極管的結(jié)構(gòu)一、光敏三極管的結(jié)構(gòu)光敏三極管是由光電二極管和一個(gè)晶體三極管構(gòu)成，相當(dāng)于在晶體三極管的基極和集電極間并聯(lián)一個(gè)光電二極管。

45、它和普通晶體三極管相似具有電流放大的作用，只是它的集電極電流是受光照的控制。所以光敏三極管的外形有光窗、集電極和發(fā)射極的引出線等組成。光窗引腳在晶體三極管的基極和集電極間并聯(lián)一個(gè)光電二極管1、 NPNNPN光電三極管（光電三極管（3DU3DU型），使用時(shí)型），使用時(shí)光敏二極管反偏，即發(fā)射極接電源負(fù)極，光敏二極管反偏，即發(fā)射極接電源負(fù)極，集電極接電源正極。集電極接電源正極。發(fā)射極集電極+2、光電三極管不受光時(shí)，相當(dāng)于普通三極光電三極管不受光時(shí)，相當(dāng)于普通三極管基極開(kāi)路的狀態(tài)。集電結(jié)管基極開(kāi)路的狀態(tài)。集電結(jié)( (基基集結(jié)集結(jié)) )處于處于反向偏置，基極電流等于反向偏置，基極電流等于0 0，因而集電

46、極電，因而集電極電流很小，為光電三極管的暗電流。流很小，為光電三極管的暗電流。3 3、光電三極管受光照時(shí)，形成光生電壓，、光電三極管受光照時(shí)，形成光生電壓，基極電位升高。這便如同發(fā)射結(jié)基極電位升高。這便如同發(fā)射結(jié)( (基基發(fā)結(jié)發(fā)結(jié)) )加上了正向偏置，晶體三極管起到電流放大加上了正向偏置，晶體三極管起到電流放大的作用。的作用。4 4、由于光敏三極管基極電流是由光電流供、由于光敏三極管基極電流是由光電流供給，因此一般基極不需外接點(diǎn)，所以通常只給，因此一般基極不需外接點(diǎn)，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。1、光敏三極管的型號(hào)3 A U 1 A三極管PNP型鍺材料 光

47、電器件 序號(hào) 規(guī)格號(hào) 3 D U 2NPN型硅材料 2、光敏三極管的管腳檢測(cè)方法 金屬封裝的光電三極管，金屬殼帽下金屬封裝的光電三極管，金屬殼帽下沿有一凸塊，與凸塊最近的腳為發(fā)射極沿有一凸塊，與凸塊最近的腳為發(fā)射極e e，如果該管只有兩條腳，那么剩下的一條腳如果該管只有兩條腳，那么剩下的一條腳即為集電極即為集電極c c。凸塊發(fā)射極e集電極c 金屬封裝的光電三極管，金屬殼帽下沿金屬封裝的光電三極管，金屬殼帽下沿有一凸塊，管子有三條腳，凸塊最近的腳為有一凸塊，管子有三條腳，凸塊最近的腳為發(fā)射極發(fā)射極e e，與發(fā)射極最近的為基極，與發(fā)射極最近的為基極b b，離發(fā)射，離發(fā)射極最遠(yuǎn)的為集電極極最遠(yuǎn)的為集

48、電極c c。發(fā)射極e基極b集電極c凸塊EBC凸塊 環(huán)氧平頭式的光敏三極管或微型光敏環(huán)氧平頭式的光敏三極管或微型光敏三極管，這兩種管腳不一樣長(zhǎng)，管腳較長(zhǎng)三極管，這兩種管腳不一樣長(zhǎng)，管腳較長(zhǎng)的是發(fā)射極的是發(fā)射極e e，另一管腳是集電極，另一管腳是集電極c c。發(fā)射極e集電極c（使用光敏三極管前最好查一下其說(shuō)明書(shū)和電子元件手冊(cè)，以確定其管腳） 將萬(wàn)用表置R1K擋，用黑布遮住管子的光照窗口，黑表筆接集電極，紅表筆接發(fā)射極，表針微擺. 拿走黑布，把管子放到燈光下或向陽(yáng)處，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管子，以改變光線的入射角，這里可以發(fā)現(xiàn)，接收到光線愈強(qiáng)，管子的內(nèi)阻愈低，從幾百千歐可一直減少到數(shù)千歐。四、用萬(wàn)用表檢測(cè)光敏三極

49、管R1KCECE 為了準(zhǔn)確辨別是光三極管還是光敏二極管，可把萬(wàn)用表置R100檔，這時(shí)在光線較強(qiáng)處，電阻值約為600，凡測(cè)得的結(jié)果接近上述數(shù)值，則為光敏三極管。若不符，可把表筆交換再測(cè)，據(jù)此，不僅可判斷光敏三極管的管腳，而且還可檢驗(yàn)出該管有無(wú)光敏功能。至于光敏二極管，其靈敏度不及光敏三極管，在上述同一條件下，所測(cè)得的光電阻值遠(yuǎn)比光敏三極管大。紅外檢測(cè)器主要用于檢測(cè)紅外遙控發(fā)射裝置是否正常工作。當(dāng)紅外遙控發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光照射到光敏三極管VT1時(shí)，其內(nèi)阻減小，驅(qū)動(dòng)VT2導(dǎo)通，使發(fā)光二極管VD1隨著入射光的節(jié)奏被點(diǎn)亮。由于發(fā)光二極管VD1的亮度取決于照射到光敏三極管VT1的紅外光的強(qiáng)度，因此，根據(jù)

50、發(fā)光二極管VD1的發(fā)光亮度，可以估計(jì)出紅外發(fā)射裝置上的電池是否還可以繼續(xù)使用。 當(dāng)無(wú)煙霧時(shí)，紅外發(fā)光二極管VD1以預(yù)先調(diào)好的起始電流發(fā)光。該紅外光被光敏三極管VT1接收后其內(nèi)阻減小，使得VD1和VT1 串聯(lián)電路中的電流增大，紅外發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強(qiáng)度相應(yīng)增大，光敏三極管內(nèi)阻進(jìn)一步減小。直至使串聯(lián)感光電路中的電流達(dá)到最大值，在R1上產(chǎn)生的壓降經(jīng)VD2使VT2導(dǎo)通， VT3 截止，報(bào)警電路不工作。 煙霧報(bào)警電路當(dāng)環(huán)境中煙霧急驟增加時(shí)，光敏三極管VT1接收到的光通量減小，其內(nèi)阻增大，串聯(lián)感光電路中的電流也隨之減小，發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強(qiáng)度也隨之減弱。如此循環(huán)便形成了負(fù)反饋的過(guò)程，使串聯(lián)感光電路

51、中的電流直至減小到起始電流值， R1上的電壓也降到1.2V ，使VT2截止， VT3 導(dǎo)通，報(bào)警電路工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 煙霧報(bào)警電路作業(yè)：1、光敏三極管的結(jié)構(gòu)如何？光敏三極管有何作用？請(qǐng)畫(huà)出光敏三極管的圖形符號(hào)2、光敏三極管的工作原理是什么？3、如何檢測(cè)光敏三極管的管腳？光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多

52、場(chǎng)合得到應(yīng)用。以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。 。它是利用物質(zhì)對(duì)光束的遮蔽、它是利用物質(zhì)對(duì)光束的遮蔽、吸收或反射等作用，對(duì)物體的位置、吸收或反射等作用，對(duì)物體的位置、形狀、標(biāo)志、符號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)形狀、標(biāo)志、符號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)能光電開(kāi)關(guān)能、檢測(cè)各種檢測(cè)各種固體、液體、透明體、煙霧等。它具有體積固體、液體、透明體、煙霧等。它具有體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、功耗低、精度高、響小、功能多、壽命長(zhǎng)、功耗低、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)和抗光、電、磁干擾應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)和抗光、電、磁干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)設(shè)備性能好等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)設(shè)備中作為中作為物體檢測(cè)、液位檢測(cè)、行程控制、產(chǎn)

53、物體檢測(cè)、液位檢測(cè)、行程控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、速度監(jiān)測(cè)、尺寸控制、寬度鑒別、品計(jì)數(shù)、速度監(jiān)測(cè)、尺寸控制、寬度鑒別、色斑與標(biāo)記識(shí)別、自動(dòng)門(mén)、人體接近開(kāi)關(guān)和色斑與標(biāo)記識(shí)別、自動(dòng)門(mén)、人體接近開(kāi)關(guān)和防盜警戒等防盜警戒等，成為自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)線中，成為自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)線中不可缺少的重要元件。不可缺少的重要元件。自動(dòng)噴出洗手液裝置 手伸出到洗手液用傳感器的下方就會(huì)自動(dòng)噴出洗手液(噴出時(shí)間設(shè)定約0.5秒)。在設(shè)定時(shí)間內(nèi)將手縮回時(shí)就會(huì)停止。另外，一到設(shè)定時(shí)間時(shí)也會(huì)自動(dòng)停止。當(dāng)停止后，如果還需要洗手液，縮回手約秒后再次伸出手，就會(huì)繼續(xù)噴出洗手液。 將手伸到出水用傳感器的下方就會(huì)自動(dòng)出水。手撤回后就會(huì)自動(dòng)停止。為防

54、止惡作劇，約60秒鐘連續(xù)出水后就會(huì)自動(dòng)停止出水。縮回手，再次用手遮住就會(huì)繼續(xù)出水。自動(dòng)吹風(fēng)裝置 將手伸到干燥用傳感器的前面、就會(huì)自動(dòng)吹出干燥風(fēng)。將手撤回后就會(huì)自動(dòng)停止。為防止惡作劇，約60秒鐘連續(xù)動(dòng)作后就會(huì)自動(dòng)停止?？s回手，再次用手遮住干燥風(fēng)就會(huì)繼續(xù)吹出來(lái)。一、光電開(kāi)關(guān)工作原理一、光電開(kāi)關(guān)工作原理 利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。（物回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。（物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)）。被檢測(cè)）。 光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收

55、器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 發(fā)射器接收器 工業(yè)控制用的光電開(kāi)關(guān)的光源有單色光、RGB三原色光、紅外線與激光等。其檢測(cè)模式有對(duì)射式、反射板式、聚焦式、光纖式等， 光電傳感器的檢測(cè)模式對(duì)射式檢測(cè)距離遠(yuǎn)，可檢測(cè)半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測(cè)，也可檢測(cè)透明或半透明物體。對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器和接收器相互分離且光軸相對(duì)放置的，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。

56、對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)適用于長(zhǎng)距離檢測(cè)被測(cè)物鏡面反射型光電開(kāi)關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體，與反射鏡相對(duì)安裝配合使用。反射鏡能將發(fā)射器發(fā)出的光反射回去。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。 反射板反射鏡被測(cè)物偏振光發(fā)射光定區(qū)域式光電開(kāi)關(guān)有一個(gè)非常確定的檢測(cè)區(qū)域，不經(jīng)過(guò)該區(qū)域的被測(cè)物體不會(huì)引起光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。檢測(cè)距離檢測(cè)距離 漫反射型光電開(kāi)關(guān)集發(fā)射器和接受器于一體。當(dāng)被測(cè)物體經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測(cè)物體反射由接受器接受，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)漫反射光線反射光線被檢測(cè)物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線額定距離被檢測(cè)物體光電開(kāi)關(guān)主要參數(shù) 傳感器類(lèi)型：有一般光電開(kāi)關(guān)、紅外線光電

57、開(kāi)關(guān)、光纖傳感器等； 檢測(cè)形式：有直接反射式、鏡面反射式、對(duì)射式等。檢測(cè)距離：有 550mm、100600mm、1m以上長(zhǎng)距離等。輸出形式：有晶體管輸出（NPN或PNP）、繼電器輸出和晶閘管輸出等。輸出狀態(tài)：常開(kāi)型（入光時(shí)ON）、常閉型（遮光時(shí)ON）和常開(kāi)常閉型。工作電壓：DC630V、DC5V、AC80260V等。帶調(diào)節(jié)功能的光電傳感器為了減少裝配工序上的部件漏裝現(xiàn)象,在每一個(gè)物料盒開(kāi)口處水平安裝一套傳感器(檢測(cè)范圍大約為400mm).將此工位上的每一組傳感器都連接到一個(gè)控制器上進(jìn)行集中控制,每當(dāng)操作員工完成一個(gè)工件的拾取動(dòng)作后,控制器會(huì)發(fā)出指令,觸發(fā)下一個(gè)該拾取的部件所在物料箱上的指示燈亮

58、起,引導(dǎo)造作員工正確拾取零件. 2個(gè)直接反射式激光測(cè)量傳感器可以測(cè)量傳送帶上任意種尺寸的紙箱的寬度。每個(gè)傳感器測(cè)量出自己和箱子之間的距離后可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC上，然后PLC用兩個(gè)傳感器之間的總距離減去每個(gè)傳感器測(cè)得的自己距箱體的距離，就可以得出箱子的寬度。 對(duì)射式傳感器提供觸發(fā)信號(hào),S18定區(qū)域式圓柱形傳感器檢測(cè)反射面極弱的咖啡灌裝位置.根據(jù)包裝盒底部的代碼,傳感器可確認(rèn)蓋子的類(lèi)型,不符合的包裝將被轉(zhuǎn)移出包裝線.使用一個(gè)Q12對(duì)射式傳感器檢測(cè)巧克力盒的到位, 并輸出觸發(fā)信號(hào)給安裝在傳送帶上方的3個(gè)可調(diào)區(qū)域式QS18傳感器，對(duì)每個(gè)巧克力盒內(nèi)的3粒巧克力進(jìn)行檢測(cè). 如果巧克力盒內(nèi)的任意一個(gè)槽是空

59、的, 相應(yīng)的QS18傳感器就會(huì)發(fā)出信號(hào)剔除這個(gè)巧克力盒.標(biāo)志孔電路板標(biāo)志檢測(cè) 當(dāng)光纖發(fā)出的光穿過(guò)標(biāo)志孔時(shí)，若無(wú)反射，說(shuō)明電路板方向放置正確。 光纖 耦合器傳輸光纖出射光纖生物機(jī)電光電傳感器的接線NPN輸出型（CX20） PNP輸出型（CX20） 光電傳感器的接線光電接線圖示例NPN型輸出PNP型輸出作業(yè)：1、光電開(kāi)關(guān)工作原理是什么？2、光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)方式有哪些？請(qǐng)具體說(shuō)明對(duì)射式、反射式、鏡面反射式的工作原理。3、光電開(kāi)關(guān)（CX20） NPN輸出型的接線示例圖4、光電開(kāi)關(guān)（CX20） PNP輸出型的接線示例圖其他傳感器2.32.3.1磁敏傳感器 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，磁敏傳感器多用于作檢測(cè)物體的位置

60、和轉(zhuǎn)動(dòng)用。在磁敏傳感器中，主要有半導(dǎo)體霍爾元件、半導(dǎo)體磁敏電阻、磁性體磁敏電阻、電磁感應(yīng)式磁敏傳感器等四種器件。 霍爾型傳感器是磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器。1879年霍爾在金屬材料中發(fā)現(xiàn)的，已有一百多年的歷史，由于霍爾效應(yīng)在金屬中非常微弱，只是在大學(xué)的教科書(shū)中作為一種理論而存在，并未付諸實(shí)際應(yīng)用。直到100多年以后，大約到上世紀(jì)四十年代后期，半導(dǎo)體工藝的成熟，科學(xué)家利用半導(dǎo)體工藝重新試驗(yàn)霍爾效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：半導(dǎo)體工藝（P或N型）都可以再現(xiàn)霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，并金屬霍爾元件的公式半導(dǎo)體霍爾元件可得到同樣的結(jié)論，而且N型半導(dǎo)體尤其明顯。第一部分：霍爾傳感器半導(dǎo)體磁敏傳感器的基本工作原理是霍半導(dǎo)體磁敏傳感器的基本工作原