Охарактеризуйте устройство и работу фотоэлектрического датчика

 

Фотоэлектрические_датчдки служат для преобразования энергии света в электрические сигналы. Входной величиной этих датчиков являются: освещенность, световой поток; вы­ходной величиной — фототок.

Имеются следующие виды фотодатчиков:

1. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом (рис. 30). До­стоинства их заключаются в малой инерционности и слабой зависимости фототока от температуры окружающей среды. Недостатками являются: малая чувствительность (не более 10 мкА на 1 лм), высокое питающее напряжение, хрупкость.

 

 

2. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом (рис. 31) — фоторезисторы ФС. Принцип работы таких фотодатчиков заключается в том, что под действием света изменяется их сопротивление.

Фоторезисторы не требуют соблюдения полярности' включения и могут работать в цепи переменного тока. Их достоинствами являются: высокая чувствительность, надежность, небольшие габариты, устойчивость к механическим воздействиям.

Высокая чувствительность фоторезисторов позволяет использовать их в схемах автоматики без дополнительных усилительных устройств. Недостатки фоторезисторов: инерционность и нелинейность световой характеристики Iф=ƒ (Ф).

 

3. Фотодиоды (рис. 32), в которых используется свойство электронно-дырочного перехода изменять свое сопротивление при воздействии света. Фотодиод может быть включён в схему как с внешним источником питания, так и без него.

Режим работы фотодиода с внешним источником питания называется фотодиодным, а без внешнего источника питания — вентильным. В фотодиодным режиме при правильном подобранном сопротивлении Rн и напряжении источника питания U0 фототок зависит только от освещённости датчика. В вентильном режиме фототок возникает под действием фото-ЭДС. Достоинства фотодиодов: высокая чувствительность, небольшие габариты, устойчивость к механическим перегрузкам.

Недостаток — чувствительность к изменениям температуры окружающей среды.

 

 

1. Фототранзисторы — в них используется тот же принцип, что и у фотодиодов, но из-за наличия внутреннего усиления чувствительность их еще выше (рис. 33). Инерционность тех и других мала.

 

 

В отличие от других типов датчиков, фотодатчики часто включаются вместе с усилительным каскадом. Например, в схеме на рис. 34 фоторезистор Ф'СК-1 включен в базовую цепь транзистора. VI. Резистор R1 определяет смещение на базе транзистора, а резистор R2 — коллекторную нагрузку. При отсутствии светового потока ток в цепи R1—RЗ небольшой; при появлении светового потока увеличивается падение напряжения на резисторе R1 и транзистор VI открывается. При этом сопротивление транзистора падает, и напряжение, поступающее на выход схемы, зависит от величины светового потока.

 

 

Рис.34

В автоматических устройствах фотодатчики могут реагировать на появление и исчезновение предметов (рис. 35, а), на величину освещенной поверхности (рис. 35, б), на силу светового потока (рис. 35, в), на количество световых импульсов (рис. 35, г) и др.

 

Действие фотоэлектрического датчика основано на преобразовании изменения светового потока в изменение электрических параметров фотоэлемента.

Фотоэлементы — это особый вид полупроводников или электронных приборов (газонаполненные элементы).

Для измерения перемещений обычно используются фоторезисторы, меняющие свое внутреннее сопротивление при изменении освещения, и фотодиоды, которые при изменении освещения меняют свои вентильные свойства.

Схема фотоэлектрического датчика представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема фотоэлектрического датчика релейного типа: 1 — осветитель; 2 — перемещающийся элемент; 3 — диафрагма; 4 — фотоэле­мент; 5 — усилитель; 6 — выходное реле

 

 

Работают фотоэлектрические датчики следующим образом. Измеряемое перемещение вызывает перекрытие светового потока, освещающего фотоэлемент. Изменение электрических параметров воспринимается электрической схемой, обычно усилителем.

Эти датчики широко применяются в промышленности не только для измерения перемещений, но и для контроля чистоты поверхности, наличия дефектов поверхности, счета деталей на конвейерах и т. п.

Существует группа фотоэлектрических импульсных датчиков, которые работают в комплексе со счетными устройствами. Такой комплекс позволяет измерять большие перемещения (как угловые, так и линейные) с высокой точностью. Высокая (в сравне­нии с другими видами датчиков) точность достигается за счет увеличения масштаба измеряемого перемещения при его учете.

Примером может служить муаровый растровый датчик, представляющий собой комбинацию двух растров — подвижного и неподвижного (рис. 4.6). Растры — это решетки из прозрачных и непрозрачных полос, форма которых может быть различной. На рис. 4.6, а, б представлены радиальные центральный и нецен­тральный растры, сопряжение которых применяется при измере­нии угловых перемещений, а на рис. 4.6, в, г — растровые решетки, сопряжение которых используется при измерении линейных перемещений.

Растровое сопряжение устанавливается на пути светового потока таким образом, чтобы он проходил перпендикулярно к обеим растрам.

При перемещении подвижного растра относительно неподвижного образуются комбинационные муаровые полосы, движущиеся перпендикулярно к измеряемому перемещению. Эти полосы пересекают световой поток, модулируют его, и фотодатчик формирует импульсы. Выходной сигнал измерительной схемы имеет цифровую форму — это число импульсов, учтенных счётчиком.

 

Рис. 4.6. Растры муаровых датчиков:

а, б — соответственно подвижный и неподвижный для измерения угловых пере­мещений; в, г — соответственно подвижный и неподвижный для измерения линейных перемещений

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. K – коэффициент, учитывающий работу предприятия
2. Вопрос 109. Кто выдает разрешение на пуск в работу грузоподъемных механизмов?
3. Временный перевод на другую работу и отстранение от работы
4. Гарантий и компенсаций работникам, совмещающим работу с обучением
5. Игра настраивает на командную работу и учит подходить к решению проблем творчески
6. Испытание на детекторе при приеме на работу
7. Как мы нанимаем на работу, если не можем сказать, кто для нее подходит?
8. Максимальное количество баллов за работу – 45.
9. На контактную работу обучающихся с преподавателем
10. На следующее утро опять выпал снег. Первый сосед встал на полчаса раньше, принялся за работу, глядит – а у соседа уже дорожка проложена.
11. Назовите и охарактеризуйте основные причины возникновения государства. Дайте сравнительную характеристику основных концепций возникновения государства
12. Накопление баллов за работу в семестре