项目三 智能控制楼道路灯 - 任务三

《传感器应用》主讲教师：XXX

项目三智能控制楼道路灯PART03※声音传感器选型与检测※实现声控楼道灯03※光敏传感器选型与检测※智能声控楼道灯认识声音传感器的工作原理和检测方法01掌握Python语言中if语句的使用03认识光敏传感器的工作原理和检测方法02掌握Python获取模拟量值的方法04学习目标objectiveTASKTHREE任务三光敏传感器选型与检测任务要求储备知识任务目标231在掌握光敏传感器的原理后，使用万用表对光敏二极管进行检测，检测电阻的数值并根据阻值计算当前光照的结果。任务要求任务要求储备知识任务目标231TASKTHREE任务三光敏传感器选型与检测01.了解光敏传感器作用02.掌握光敏电阻的检测方法任务目标03.掌握使用万用表使用任务要求储备知识任务目标231TASKTHREE任务三光敏传感器选型与检测01.光敏传感器的作用02.常见光敏传感器03.光敏传感器选型储备知识04.光敏二极管和光敏晶体管的简易测试方法光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光敏传感器还可以测量非光信号，即把所需的被测量变化转换为光信号的变化，然后通过光敏器件变换为电信号，最后检测电路对电信号进行处理。123被测量的变化光信号的变化电信号的变化除此之外01.光敏传感器的作用光敏传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。光敏传感器的种类繁多，主要有——光电管光电倍增管光电耦合器光敏三极管光敏电阻太阳能电池红外线传感器CCD和CMOS图像传感器色彩传感器光纤式光电传感器紫外线传感器2.1.光敏电阻光敏电阻没有极性，是一个纯粹的电阻器件，使用时既可以加直流电也可以加交流电。“光敏电阻”在无光照时0102光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中的电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时它的阻值（亮电阻）会急剧减少，电路中的电流会迅速增大。通过项目一里我们认识到——一般情况下暗电阻值越大越好，亮电阻值越小越好，这正体现了此光敏电阻的灵敏度。02.常见光敏传感器2.2.光敏二极管、光敏晶体管光敏二极管即光电二极管，是一种光电转换器件，其结构与一般二极管相似，在电路图中的样子如图所示。光敏二极管原理是利用PN结的光生伏特效应，即光照到PN结上时，PN吸收光能，产生电动势能的现象，基本结构如图所示。在没有光照时反向电流很小有光照的时电流较大光照强度越大，电路的电流越大。光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态。光敏晶体管和普通三极管的机构类似。不同之处光敏晶体管有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用发射结作为受光结，基极没有引出线。因此光敏晶体实际上是一个相当于基极和集电极之间接有光敏二极管的管，当光照射到PN结附近时，由于光生伏特效应，产生光电流。光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。2.3.光电池光电池也是利用光生伏特效应，在光线照射下产生电动势能的半导体元件，即是能把光能转换为电能的光电器件，日常生活中最称它们为太阳能电池。砷化镓电池硅光电池硒光电池光电池的种类其中硅光电池适用于接收红外光，转换效率高，寿命长，价格低，应用最为广泛。光敏传感器的几个使用场景——各种测量设备烟雾、火焰检测报警照相医学自动感应设备自动感应设备自动门、自动水龙头、自动冲水马桶、自动烘手机、自动感应灯等，利用人体的红外微波来开关门。烟雾、火焰检测报警烟雾报警器，利用烟敏电阻来测量烟雾浓度，从而达到报警目的。各种测量设备木材外形表面积检测、长度（高度）测量、遮挡报警器。照相光照度表、相机自动快门、闪光灯控制。医学CAT扫描、血氧量计等。03.光敏传感器选型最大勒克斯数（照明度单位）集成的信号调节功能封装大小光谱响应/IR抑制功耗光敏度一般来说，在选择一个光传感器时，需要着重考虑的因素包括6个重要规格。光谱响应/IR抑制环境光传感器应该仅对400nm至700nm光谱的范围有感应。最大勒克斯数大多数应用为1万勒克斯。光敏度根据光传感器的镜片类别，光线通过镜片后，光衰减可以在25%-50%之间。低光敏度非常关键(<5勒克斯)，必须选择可以在这个范围内工作的光传感器。集成的信号调节功能(即放大器和ADC)一些传感器可能提供非常小的封装，但是却需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。具有更高集成度的光传感器省去了外部元件(ADC、放大器、电阻器、电容器等)，具有更多的优势。功耗对于要承受高勒克斯(>1万勒克斯)的光传感器来说，最好采用非线性模拟输出或数字输出。封装大小对于大多数应用来说，封装都是越小越好。现在可提供的较小封装尺寸约为2.0mm×2.1mm。而尺寸为1.3mm×1.5mm的4引脚封装则是下一代封装。一旦确定了上述重要规格参数，下一个需要考虑的问题就是哪类输出信号有助于目标应用的实现。对于大多数光传感器来说，最常见的输出为线性模拟输出。虽然这一输出对于一些应用非常适合，但现在产品提供更多的输出选项，包括——数字输出(通过I2C接口)线性电压输出非线性电流或电压输出思考练习请举例说明哪些场景适合使用光敏传感器技术，并加以说明？4.1.光敏二极管检测方法光敏二极管外观颜色常为黑色长管脚的是正极，短的为负极管体顶端有个小的斜切面，通常斜切面一端的管脚为负极，另一端为正极。04.光敏二极管和光敏晶体管的简易测试方法使用数字万用表测量红外线接收管03对调表笔后，屏幕显示的数字应为溢出符号“OL”或者“1”02黑表笔接负极、红表笔接正极（此时的压降值应为0.45～0.65V）01把数字万用表的档位调至“二极管档”使用数字万用表测量红外线接收管使用手电筒照射光敏二极管受光面，其反向电阻应明显减小，如果阻值变化越大，越能说明该光敏二极管的灵敏度高。测量光敏二极管的正反向电阻值测量光敏二极管的好坏选用指针式万用表“R*1K”档测量光敏二极管的正反向电阻，当红表笔接负极，黑表笔接正极时，测得的电阻值较小，反之这阻值较大。若使用遮光布遮挡光敏二极管的光信号接受窗口，测量正向电阻（红表笔接正极，黑表笔接负极）为几千欧，反向电阻为∞，则初步说明该光敏二极管是好的。测量光敏二极管的灵敏度4.2.光敏晶体管检测方法光敏晶体管的较长管脚是发射极，较短的是集电极。选用指针式万用表“R*1K”档，红表笔接光敏晶体