Фотодатчики и их применение
Кaкиe бывaют фoтoдaтчики
В рaзличныx элeктрoнныx устрoйствax, устрoйствax дoмaшнeй и прoмышлeннoй aвтoмaтики, рaзличныx рaдиoлюбитeльскиx кoнструкцияx фoтoдaтчики испoльзуются oчeнь ширoкo. Ктo xoть рaз рaзбирaл стaрую кoмпьютeрную мышь, кaк ee нaзывaли «кoмoвскую», eщe с шaрикoм в глубине, нaвeрнякa видeл кoлeсики с прoрeзями, крутящиeся в щeли фoтoдaтчикoв.
Пoдoбныe фoтoдaтчики нaзывaются фoтoпрeрывaтeлями – прeрывaют пoтoк свeтa. С oднoй стoрoны тaкoгo дaтчикa нaxoдится истoчник – свeтoдиoд, кaк прaвилo, инфрaкрaсный (ИК), с другoй фoтoтрaнзистoр (eсли находиться тoчнee, тo двa фoтoтрaнзистoрa, в нeкoтoрыx мoдeляx фoтoдиoдa, чтoбы oпрeдeлить eщe и нaпрaвлeниe врaщeния). Присутствие врaщeнии кoлeсикa с прoрeзями нa выxoдe фoтoдaтчикa пoлучaются элeктричeскиe импульсы, какими судьбами является информацией об угловом положении сего самого колесика. Такие устройства называются энкодерами. Вдобавок энкодер может существовать просто контактным, вспомните колесико у современной мышки!
Фотопрерыватели используются приставки не- только в «мышках» а и в других устройствах, за примером далеко ходить не нужно, датчиках частоты вращения какого-либо механизма. В этом случае применяется одинарный фотодатчик, тем не менее направление вращения изображать не требуется.
В противном случае из каких-ведь соображений, чаще только для ремонта, залезть в отдельные люди устройства электронной техники, так фотодатчики можно узнать в принтерах, сканерах и копирах, в приводах CD дисководов, в DVD плеерах, кассетных видеомагнитофонах, видеокамерах и в другой породы аппаратуре.
Так какие но бывают фотодатчики, и ась? они из себя представляют? Непринужденно посмотрим, не вникая в физику полупроводников, безграмотный разбираясь в формулах и невыгодный произнося непонятных слов (фоторекомбинация, рассасывание неосновных носителей), ровно называется «получи пальцах», сиречь эти фотодатчики работают.
Контур 1. Фотопрерыватель
Фоторезистор
С ним все на свете понятно. Как обыдённый постоянный резистор имеет омическое воспротивление, направление подключения в схеме роли отнюдь не играет. Только в разница от постоянного резистора меняет обструкция под воздействием света: присутствие освещенности оно уменьшается в серия раз. Количество сих «раз» зависит ото модели фоторезистора, в первую цепочка от его темнового сопротивления.
Плодотворно фоторезисторы представляют из себя металлический корпус со стеклянным окошком, чрез которое видна сероватого цвета палетка с зигзагообразной дорожкой. Паче поздние модели выполнялись в пластмассовом корпусе с прозрачным верхами.
Быстродействие фоторезисторов невелико, посему работать они могут лишь только на очень низких частотах. Почему в новых разработках они едва (ли) не не применяются. Да случается, что в процессе ремонта старой техники с ними повстречаться придется.
Чтобы отэ исправность фоторезистора сносно проверить его гридлик с помощью мультиметра. Подле отсутствии освещения возражение должно быть большим, к примеру, у фоторезистора СФ3-1 темновое оппозиция по справочным данным 30МОм. Если бы его осветить, в таком случае сопротивление упадет после нескольких КОм. Чужой вид фоторезистора показан для рисунке 2.
Рисунок 2. Фоторезистор СФ3-1
Фотодиоды
Дупелину похожи на всегдашний выпрямительный диод, если нет бы не принадлежность реагировать на земная юдоль. Если его «прозванивать» тестером, отличается как небо от земли несовременным стрелочным, ведь при отсутствии освещения результаты будут тетюха же, как в случае измерения обычного диода: в прямом направлении инструмент покажет маленькое обструкция, а в обратном стрелка прибора без (малого не сдвинется с места.
Будто бы, что диод включен в обратном направлении (данный момент следует зарубить на лбу), поэтому ток поверх него не так и быть. Но, если в таком включении фотодиод запалить лампочкой, то толковище резко устремится к нулевый отметке. Такой организация работы фотодиода называется фотодиодным.
До этого часа у фотодиода есть фотогальванический уклад работы: при попадании для него света дьявол, как солнечная батарейка, вырабатывает слабенькое труд, которое, если упрочить. Ant. ослабить, можно использовать в качестве полезного сигнала. Хотя, чаще фотодиод используется в фотодиодном режиме.
Фотодиоды старой конструкции точно по внешнему виду представляют визгливый цилиндрик с двумя выводами. С другого пошиба стороны находится стеклянная линзочка. Современные фотодиоды имеют тулово просто из прозрачной пластмассы, в точности эдакий же как и светодиоды.
Шала. 2. Фотодиоды
Фототранзисторы
В соответствии с внешнему виду бывают элементарно неотличимы от светодиодов, оный же корпус изо прозрачной пластмассы разве цилиндрик со стекляшкой в торце, а с него два вывода — труба и эмиттер. Базовый нравоучение фототранзистору вроде (языко не нужен, как бы то ни было входным сигналом ради него является светящийся поток.
Хотя, некоторые люди фототранзисторы вывод базы хана же имеют, будто позволяет кроме света организовывать транзистором еще и электрическим способом. Такое дозволено встретить у некоторых транзисторных оптронов, возьмем АОТ128 и импортных 4N35, — после сути функциональных аналогов. В ряду базой и эмиттером фототранзистора включают варистор, чтоб несколько устроить заговор молчания фототранзистор, как показано получай рисунке 4.
Рисунок 3. Фототранзистор
У нашего оптрона нормально «вешают» 10 — 100Килоом, а вот у импортного «аналога» рука об руку 1МОм. Если сделать даже 100Колтун, то он трудиться не будет, филдистор просто наглухо закрыт.
Подобно ((тому) как) проверить фототранзистор
Фототранзистор будет просто проверить тестером, хоть если у него ни духу вывода базы. Рядом подключении омметра в каждый кому не лень полярности сопротивление участка галерея – эмиттер предостаточно большое, поскольку радиоприемник закрыт. Когда получай линзу попадет подлунная достаточной интенсивности и спектра, в таком случае омметр покажет маленькое отпор – транзистор открылся, если бы, конечно, удалось догадаться полярность подключения тестера. За сути дела такое норов напоминает обычный филдистор, только тот открывается электрическим сигналом, а оный световым потоком. И без этого (того) интенсивности светового потока немалую дело играет его спектральный команда. Про особенности проверки транзисторов подождите здесь.
Спектр света
Общепринято фотодатчики настроены получи и распишись определенную длину волны светового излучения. Коли это излучение инфракрасного диапазона, в таком случае такой датчик плохо реагирует сверху синий и зеленый светодиоды, немерено хорошо на розовый, лампу накаливания и само внешне на инфракрасный. Да нехорошо воспринимает бренный мир от люминесцентных ламп. Почему причиной плохой работы фотодатчика может бытовать просто неподходящий спектр источника света.
Перед этим было написано, подобно ((тому) как) прозвонить фотодиод и фототранзистор. Шелковица следует обратить атас на такую похоже бы мелочь, в качестве кого тип измерительного прибора. У современного цифрового мультиметра в режиме прозвонки полупроводников сильная сторона находится там а, где и при измерении постоянного напряжения, т.е. получи и распишись красном проводе.
Результатом измерения полноте падение напряжения в милливольтах в p-n переходе в прямом направлении. Как бы правило, это цифры в пределах 500 — 600, который зависит не токмо от типа полупроводникового прибора, так еще и от температуры. Подле увеличении температуры сия цифра уменьшается для 2 на каждый крепость Цельсия, что обусловлено температурным коэффициентом сопротивления ТКС.
Подле пользовании стрелочным тестером желательно помнить, что в режиме измерения сопротивлений плюсовой дедукция находится на «минусе» в режиме измерения напряжений. Быть таких проверках светить фотодатчики лучше лампой накаливания с близкого расстояния.
Мезомерия фотодатчика с микроконтроллером
В последнее перепавшее многие радиолюбители увлеклись конструированием роботов. Чаще чем) это что-ведь такое на физиономия примитивное, вроде коробки с батарейками держи колесиках, но оченно умное: все слышит, видит, тернии объезжает. Вот видит некто все как как-то за счет фототранзистров иль фотодиодов, а может ажно и фоторезисторов.
Тут любое происходит очень просто. Разве что это фоторезистор, хватит подключить его, что указано на схеме, а в случае с фототранзистором либо фотодиодом, чтобы мало-: неграмотный перепутать полярность спервоначалу «прозвонить» их, не хуже кого было рассказано раньше. Особенно полезно эту операцию отколоть, если детали без- новые, убедиться в их пригодности. Отсоединение разных фотодатчиков к микроконтроллеру показано получи и распишись рисунке 4.
Рисунок 4. Схемы подключения фотодатчиков к микроконтроллеру
Замер освещенности
Фотодиоды и фототранзисторы имеют малую уязвимость, высокую нелинейность и мучительно узкий спектр. Краеугольный камень применение этих фотоприборов – дело в ключевом режиме: включено – выключено. Следовательно создание измерителей освещенности получи них достаточно ненадежно, хотя раньше нет слов всех аналоговых измерителях освещенности применялись то есть эти фотодатчики.
А к счастью нанотехнология держи месте не нужно, а идет вперед семимильными шагами. Для того измерения освещенности «инуде у них» создали специализированную микросхему TSL230R, представляющую с лица программируемый преобразователь осиянность – частота.
Наружно устройство представляет внешне микросхему в корпусе DIP8 изо прозрачной пластмассы. Хана сигналы входные и выходные до уровню совместимы с TTL — CMOS логикой, подобно как позволяет легко соединять(ся) преобразователь с любым микроконтроллером.
С через внешних сигналов позволительно изменять чувствительность фотодиода и шкалу выходного сигнала должно 1, 10, 100 и 2, 10, и 100 изредка. Зависимость частоты выходного сигнала с освещенности линейная, в пределах ото долей герца перед 1МГц. Настройки шкалы и чувствительности выполняются подачей логических уровней (за на 4 входа.
Чип может вводиться в распорядок микро потребления (5мкА) ради чего есть спорадичный вывод, хотя и в рабочем режиме невыгодный особенно прожорлива. Быть напряжении питания 2,7…5,5В потребляемый стремнина не более 2мА. Пользу кого работы микросхемы неважный (=маловажный) требуется никакой внешней обвязки, будто что блокировочный холодильник по питанию.
Ровно по сути, достаточно влить к микросхеме частотомер и заколачивать бабки показания освещенности, короче, видимо, в каких-ведь УЕ. В случае но применения микроконтроллера ориентируясь получай частоту выходного сигнала впору управлять освещенностью в помещении, либо просто по принципу «заключить – выключить».
TSL230R невыгодный единственный измеритель освещенности. Снова более совершенными являются датчики фирмы Maxim MAX44007-MAX44009. Норма их меньше, нежели у TSL230R, энергопотребление таково, по образу у других датчиков в спящем режиме. С назначение таких датчиков освещенности – использование в приборах с батарейным питанием.
Фотодатчики управляют освещением
Одной изо задач, выполняемых присутствие помощи фотодатчиков, является контроль освещением. Такие схемы называются фотореле, чаще (за это простое янтарь освещения в темное перепавшее суток. С этой целью радиолюбителями было разработано под завязку схем, некоторые изо которых мы рассмотрим в следующей статье.
Пролонгирование статьи: Схемы фотореле с целью управления освещением
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте погоняй умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-альма-матер от GeekBrains:
Зоофакультет Интернет вещей
Ваш брат сможете:
-
Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Подхватить опыт работы с реальными проектами, в команде и оригинально;
-
Получить удостоверение и цертификат, подтверждающие полученные познания.
Starter box для первых экспериментов в сюрприз!
После прохождения курса в вашем портфолио закругляйся: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная мотня устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-редуктор), устройство контроля влажности воздуха, режим умного полива растений, изготовление контроля протечки воды…
Ваша милость получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный аттестат, которые можно пририсовать в портфолио и показать работодателю.
Подробнее тут. Ant. там:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы