《光控式报警器》PPT课件.ppt

1,光电报警器的设计,主讲教师：赵珂,2,一、 光敏器件,1、光敏电阻的工作原理及结构,3,当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小；当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加。,(1)暗电阻和暗电流：光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。 （2）亮电阻：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 （3）光电流：亮电流与暗电流之差，称为光电流。,4,一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。,5,结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中在 电路中一般是处于反向工作状态。,光敏二极管,2、光敏二极管和光敏三极管,6,光敏三极管,与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光 信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。,7,（1）、光敏三极管，光敏二极管的测试及判断,A、光敏二极管的的检测方法,a、根据外壳上的标记判定极性，外壳标有色点的管脚或靠近管键的管脚为正极，另一管脚为负极。 b、电阻测量法，用万用表1K档测量，正向电阻约为10K左右。无光照射时，反向电阻为，则管子是好的。（若阻值不是说明漏电流大）；有光照时，反向电阻随光照度的增加而减小，阻值可以降到几K或1K以下，则管子是好的，若反向电阻都是或0，则管子是坏的。,8,B 、光敏三极管的检测方法,a 、管脚长为发射极，管脚短为集电极，无光照射时，正、反向电阻均为无穷大的是光敏晶体管。 b 、用万用表1K档，黑表笔接c极，红表笔接e极，无光照射时接近，随着光照的增强，电阻逐渐减小，可从-1k以下。黑表笔接e，红表笔接c，无光照是R- ,有光照时，表针微动或为。,9,C、使用注意事项,a 、光敏二极管的输出光电流小，输出特性的线性度好，响应时间快。 b 、光敏三极管的输出光电流大，输出特性的线性度差，响应时间慢。 c 、一般要求灵敏度高，工作频率低的开关电路，可选用光敏三极管。要求光电流与照度成线性关系或要求工作频率高时，则采用光敏二极管。,10,（1）、 工作原理,直接将光能转换为电能的光 电器件，是一个大面积的pn结。当 光照射到pn结上时，便在pn结的两 端产生电动势(p区为正，n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。,3、光电池,11,光电池的短路电流,外接负载电阻相对 于它的内阻来说很小情 况下的电流值。,负载越小，光电流与照 度之间的线性关系越好， 而且线性范围越宽 。对于不同的负载电阻，可以在不同的照度范围内，使光电流与光照度保持线性关系，所以应用光电池时，所用负载电阻大小，应依据光照的具体情况来定。,12,4、光电耦合器件 光电耦合器件是由发光元件(发光二极管)和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。根据其结构和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。 ,光电耦合器组合形式,13,图(a)是一种透射式的光电开关， 它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。 当不透明的物体位于或经过它们之间时， 会阻断光路，使接收元件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。,14,图(b)是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表面反射的光，没有物体时则接收不到。光电开关的特点是小型、高速、非接触，而且与TTL、 MOS等电路容易结合。,15,例1：光控闪烁安全警示灯电路。 当接通电源后， 220V经二极管VD1 半波整流，通过R1向C充电，因充 电电流很小，警示灯E不会被点亮。 电容C上的电压取决R1和光敏电阻 RL的分压值。白天，光敏电阻RL 受自然光源的照射而呈现低阻值，电容C两端的充电电 压超不过双向触发二极管VD2的转折电压。双向晶闸管 VS因无触发而处于截止状态，警示灯E不亮。,二、应用电路,16,傍晚自然光变暗，光敏电阻RL呈高阻值，电容C上的电压不断增高、当电压超过双向触发管VD2的转折电压时VD2导通，电容通过VD2和R2放电，双向晶闸管获得足够的触发电流而导通，警示灯E被点亮。当电容C上的电压放电到一定程度时，VD2重新截止，VS因失去触发电流在交流电过零时自动关断，警示灯E熄灭这之后，电容C又按上述过程反复充电、放电，使VS不断地截止与导通，控制着警示灯发出闪烁的亮光。,17,例2：光敏三极管红外检 测器的电路如图所示。当 红外遥控发射装置发出的 红外光照射到光敏三极管 VT1时，其内阻减小，驱动 VT2导通，使发光二极管VD1 随着入射光的节奏被点亮。由于发光二极管VD1的亮度 取决于照射到光敏三极管VT1的红外光的强度，因此， 根据发光二极管VD1的发光亮度，可以估计出红外发射 装置上的电池是否还可以继续使用。,18,+12V,例3：图所示电路为光电开关，多用于自动控制系统中。无光照时，系统处于某一工作状态，如通态或断态。当光电池受光照射时，产生较高的电动势，只要光强大于某一设定的阈值，系统就改变工作状态，达到开关目的。,19,三、实验用电路光电式报警器,1、任务：设计并制作光电式报警器 2、基本要求