光电探测器件典型应用PPT课件

.1、长度光电测量的应用例、另一方面，小尺寸测量、小尺寸测量是指测量对象能够与光电元件尺寸进行比较的情况。 此外，式中： f-透镜焦距a焦距b焦距放大倍率n焦距p焦距、测定原理、2、长度量光电测定的应用例、2、钢板宽度的非接触自动测定(大尺寸测定)如图10-1所示，使用两个线CCD图像传感器非接触自动测定钢板宽度探针1和探针2分别设置在同一支承台的两端，中心间距离如图所示为l0。 来自、3、4、宽度测量原理、稳定的远心照明光源1和2的光能够用成像物镜使被检钢板的边缘在两个线CCD的摄像灵敏度面上清晰地成像。5，CCD1和CCD2分别输出同步脉冲的驱动信号U1和U2。 对边界进行二值化处理或A/D转换并再次提取，得到二值化信号D1和D2。 D1的下降边缘与CCD1的第n-1个摄像器件对应，D2的上升边缘与CCD2的第n-2个摄像器件对应，分别表示钢板边缘的图像在CCD1和CCD2的摄像面上的位置。 钢板宽度的计算式：式中，1和2分别由2个检测器的光学成像物镜的横向倍率决定，S0为CCD灵敏度单元长度，式中的符号由CCD的安装方向决定。6、钢板宽度的测量范围与两探针的中心距离l0有关，即探针安装台的调整和锁定方式有关。 钢板的宽度l直接与l0有关，l0能够进行大范围的调整和锁定，系统的测量范围就会变大。 另外，宽度的测定范围与两个检测器成像物镜的横向倍率1和2也关系，与所选择的CCD摄像元件长度、摄像元件数n等参数关系。 (2)测定精度、测定精度显然与CCD单元长度S0、光学系统的放大倍率等参数有关。 2 .测量范围和测量精度、(1)测量范围、7、3 .测量速度、行CCD的测量周期是其传输脉冲SH的周期t，由所选择的行CCD的像素数n和驱动频率f决定。 表达式中，Nd大于行CCD虚设单元的任意数量(由设计驱动程序决定)。 很明显，n和Nd的值越大，SH的周期t越长，驱动频率f越高，SH的周期t越短，测定速度提高。 当驱动频率是几MHz时，测量周期的ms数量级大。 8、三板材定长剪切系统，1 .定长剪切系统的结构在板材(钢带、铝带、玻璃板、塑料板等板材)的生产、加工过程中，经常遇到定长剪切的工作。 采用光电非接触测量系统，可使板材定长加工自动化，取得高精度、高速、质量的稳定效果。 裁剪的板材经由传动轮和从动导向轮展开，以一定速度v经由裁剪装置(剪刀)传送到光电检测系统。 光检测系统包括光源、光学成像系统(未示出)、和光电元件。 9、2 .定长裁剪的原理是，当板材进入光电系统，光路被某种程度切断时，从光电系统输出的信号经过处理系统(图中省略)，发出执行命令信号。 剪刀在裁剪控制系统中接受执行命令，操作裁剪系统执行裁剪动作。 将电光学系统中心设置在远离夹持口l0的位置。 当被裁剪板材在光检测系统的视场中沿箭头所示的方向移动时，被裁剪板材端部的像在光电元件的受光面上成像，从光电元件输出的光电流减少，输出电压下降。 另外，随着板材的运动，输出电压变小。 一旦减小到某种程度，判别电路就跳转输出电压，停止板材的运动，启动裁剪系统，降低剪刀切断板材。 10、板材切断后，光电元件被光完全照射，光电流再次回到最大值，提起剪刀，启动传动系统，持续使板材向箭头方向移动。 实现传动和裁剪的自动控制。3 .定长裁剪系统的精度分析，裁剪系统的光电传感器采用面积s的硅光电池(或硅光电二极管)时，入射光照射受光面时，光电流IL较大，转换电路的输出为低电位，用于整形的非栅极输出为高电平。 当受光面部分被切断时，光电流IL减少，转换电路的输出电位变高，当超过阈值电位Uth的值时，not电路的输出变高。 传输系统输出控制剪刀动作的命令。11、来自光源的光通过光学系统均匀地投影到光电元件上，使受光面上的照度为e。 在光电元件是矩形硅光电元件情况下，其输出光电流IL与入射照度e的关系为IL=SEA(10-4 ) . 在此，可知S矩形硅光电元件的灵敏度a是光电元件的受光面积，在被裁剪板材不进入视场的情况下是光电元件整体的受光面。 另外，裁剪的板材进入视野时，受光面积a减少，必然会引起光电流IL的降低。 如果将硅光电池的灵敏度S考虑为常数，则由于光源发出的光稳定，因此为常数，光电流IL的变化仅与受光面积a有关，在矩形硅光电池中，面积为光电池的宽度b与长度l的积，在截断了IL=SEbL(10-5 )的板材进入视野时，光电池被截断的长度为l 光电流IL=SEb(L-l)(10-6 ).12显然，光电流的变化与光电池被切断的长度l有关，若对式(10-6 )进行微分而取(10-7 )式中的负符号，则光电流会随着切断量的增加而减少. 由于图10-5中u的遮挡量的变化关系为U=SEbRLl(10-8 )，因此控制精度与逆变器电路的电压鉴别量有关，在电压比较器模块中得到微伏级的鉴别精度，由式(10-8 )导出的理论控制精度为微米但是，由于光源的稳定度和生产环境(灰尘)、振动、背光等的影响，计算的误差可能远远超过。 当选择光电检测器诸如PSD、线阵光电二极管设备或线传感器照相机时，可以克服由这些因素引起的误差，并且可以提高实际的控制精度。 13、CCD玻璃管监视器、设备的技术要求1 .测量范围：20mm28mm2.测量精度：外径200.3mm、280.4mm； 壁厚1.20.05mm、20.07mm3.显示内容：实测玻璃管径、壁厚、上下偏差及超差警报。 4 .过程控制：玻璃管制速度、吹风量及合格品筛选控制信号的输出。 14、设备的工作原理、照明、图像形成系统、线性传感器照相机、驱动、二值化电路、微机数据采集接口电路、STD工业控制计算机、外径、壁厚实测值和偏差输出、外径、壁厚给定值、偏差量输入、调光电源、玻璃管、控制信号、15， u (脉冲数)、a、b、上壁厚、下壁厚、外径c、n1、n2、n3、0、t、外径c、a、b、上壁厚：下壁厚：外径： -放大率光强度、16、光电二极管实用电路、自动感应水龙头、17、光控制继电器的应用、光控制电焊眼罩的原理图、1光控制电焊眼罩、液晶面板当液晶面板p通电时，液晶发生偏转，透射率大幅减少。 电焊光不会对眼睛造成危害。 在该图中，RD2接收强电焊光，而RD1接收外部自然光。、18、2汽车的灯全自动控制器、普通汽车的前灯有强弱两个阶段，按照规定，汽车晚上遇到对面的车时，应该将灯打到弱阶段，以免对方的驾驶员晃眼而发生碰撞事故。 但是，由于各种各样的原因，司机中也有很难做到这一点的人，晚上发生了事故。 灯光亮度全自动控制系统包括光电传感器和单片机(或计算机)系统，并响应于入射光信号自动地使灯进入强速、弱速或关闭状态。 (1)白天行驶时，光电传感器接受强光信号，接受强度几乎没有变化的光信号，灯熄灭。(2)当汽车夜间行驶在城市或街灯的道路上时，光电传感器接收接近正弦变化规律的相对较弱的光信号，灯将点亮至较弱的水平。 19、2汽车的灯全自动控制器、(3)汽车夜晚郊外行驶时，如果光电传感器没有接收到弱光信号或者没有接收到弱光信号，灯就会在强范围内点亮。 (4)当车辆到达相反侧时，由光电传感器接收的光信号的强度逐渐变大(表示对方车辆正在接近)，强度突然变大(表示对方车辆已经熄灭了强光)，或者在较弱的阶段点亮灯，直到光信号没有到达为止(表示车辆相交)再次发出较强的光(5)整个控制系统的电源由汽车门钥匙控制，只要汽车起动，都进入自动控制状态。 20、2汽车灯全自动控制器，灯亮度全自动控制原理框图，汽车发动机工作时产生大干扰信号，严重时单片机不工作，采用光隔离器。 另外，系统的电源线、控制线、印刷电路板等采取屏蔽对策，减少干扰和内部干扰。 滤波高频噪声信号21、光电报警(主动)、光电报警系统是重要的监控系统，目前其种类越来越多。 既有通报飞机和导弹等军事目标入侵的系统，也有通报机场和重要设施和危险区域的防范犯罪的系统。 一般而言，无源报警系统机密性高，但设备复杂的自主报警系统利用特定的调制编码规则，能够达到一定的保密效果，设备比较简单。22、光电警报(有源)、本系统由图1所示的5个部分构成。 调制电源供给红外发光二极管规则地变化的调制电流，使发光管发出红外调制光，在一定距离以外，使光电二极管接收调制光。 变换后的信号被放大、检波并控制报警器。 以调制电源和检波、警报电路为例。 以图1光电报警原理框图、23、1、NE555计时器构成的多谐振荡器为调制电源。 NE555集成电路的占空比为50%的多谐振荡器的电路图如图2所示。 下面将参考电路图简要描述其操作原理和参数选择。 此外，图2的多谐振荡器、24在前半周期VCC经由R2、d对C1进行充电，在二极管d的作用下电流不通过R1，因此在充电时间T1为：后半周期，在电容放电时二极管的反电阻无限大，555内部的晶体管导通，电流从R1经由7脚直接放电的情况下， 在该放电时间T2为：25，当a点的电压上升到上限阈值电压(约2VCC/3 )时，计时器输出反转为低电平。 此时，a点的电压随着放电呈指数函数下降。 当a点下降到下限阈值电压(约VCC/3 )时，定时器输出变为高电平，调整R1、R2的电阻值，得到严格的方波输出。 在R1=R2的情况下，作为方波信号被输出。 其输出频率为：26，用由NE555构成的振荡器驱动红外发光管BT401的情况下，由于红外发光管BT401的工作电流为30mA以上，所以必须追加1个晶体管驱动电路。 将输出电流设为红外发光管的最小动作电流以上。 驱动电路的参考电路图首先构成一个放大电路，放大由光电二极管接收的电流信号。 构成另一个比较器，向放大器的正极端子施加2V左右的偏置电压，向负极端子施加信号电压。 在光线没有被遮断的情况下，来自放大器的交流信号经由二极管检波电路，经由RC低通滤波器而得到直流电压，使后述的放大器的负输入端电位为正输入端电位以上。 放大器的输出电压几乎为零，LED管关闭，光遮断后信号消失。 放大器对正电压施加正电压，输出正电压，LED打开，发出红色光(或发音)显示警报。 电阻是LED电流限制电阻。、28、图4报警用参考电路、29、参考参数值： r1:1kr2:1kr3: 120 kr4: 68 kr5:1kr6:5.6kr7:2.2kr8:1kc1: 10uf、30、红外线光声报警参考电路2、31、无源构成无源开关的接收器是焦电元件、红外线受光电阻或红外线光电二极管。 有由焦电器部件构成的无源开关，可自动打开门或用于警报系统的控制。 热释电传感器对静止的环境辐射没有反应，能够检测人的活动。 人进入光电开关作用区域时，焦电元件受人体辐射，输出电脉冲信号，接通无源开关。32、被动报警原理框图、33、作业、1、测试光电池的工作原理与开路电压、短路电流与照度的关系。 为什么光电池的输出与负载的大小有关，请描绘以光电池为检