kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Pratik Elektronik
Görüntülenme sayısı: 127164
Makaleye yorum: 5
Fotosensörler ve uygulamaları
Fotosensörler nedir
Çeşitli elektronik cihazlarda, ev ve endüstriyel otomasyon cihazlarında, çeşitli amatör radyo tasarımlarında photosensors çok yaygın olarak kullanılmaktadır. İçinde bir top olan “komovskaya” olarak adlandırılan eski bir bilgisayar faresini sökmüş olan herkesin, fotosensörlerin yuvalarında dönen yuvaları olan tekerlekleri görmüş olması gerekir.
Bu fotosensörlere fotoğraf kesiciler - ışık akışını kesin. Böyle bir sensörün bir tarafında bir kaynak - ışık yayan diyotkural olarak, kızılötesi (IR), başka bir fototransistör ile (daha kesin olmak gerekirse, fotodiyotun bazı modellerinde, dönme yönünü de belirlemek için iki fototransistör). Tekerlek, fotosensörün çıkışındaki yuvalarla döndürüldüğünde, bu tekerleğin kendisinin açısal konumu hakkında bilgi olan elektriksel uyarılar elde edilir. Bu tür cihazlara kodlayıcı denir. Ayrıca, kodlayıcı sadece bir temas olabilir, modern bir farenin tekerleğini hatırlayın!
Fotoğraf kesiciler yalnızca “farelerde” değil, diğer aygıtlarda, örneğin bazı mekanizmaların hız sensörlerinde kullanılır. Bu durumda, tek bir fotosensör kullanılır, çünkü dönme yönünün belirlenmesi gerekli değildir.
Herhangi bir nedenle, çoğunlukla onarım için diğer elektronik cihazlara tırmanırsanız, fotoğraf sensörleri yazıcılarda, tarayıcılarda ve fotokopi makinelerinde, CD sürücülerinde, DVD oynatıcılarda, video kaset kaydedicilerde, video kameralarda ve diğer ekipmanlarda bulunabilir.
Peki fotosensörler nedir ve bunlar nedir? Sadece bakın, yarı iletkenlerin fiziğine girmeden, formülleri anlama ve bu fotosensörlerin nasıl çalıştığı “parmaklarda” olarak adlandırılan anlaşılmaz kelimeler (rekombinasyon, azınlık taşıyıcılarının resorpsiyonu) kullanmama.
Şekil 1. Fotoğraf Kesen
photoresistor
Onunla her şey açık. Sıradan bir sabit direnç ohmik bir dirence sahip olduğundan, devredeki bağlantı yönü önemli değildir. Sadece sabit bir direncin aksine, ışığın etkisi altında direnci değiştirir: yandığında birkaç kez azalır. Bu “zamanların” sayısı, öncelikle karanlık direncine bağlı olarak fotodirenç modeline bağlıdır.
Yapısal olarak, fotodirençler, içinden zikzak izi olan grimsi renkli bir plakanın görülebildiği cam pencereli metal bir kasadır. Daha sonra modeller şeffaf bir üste sahip plastik bir kutuda gerçekleştirildi.
Fotodirençlerin hızı düşüktür, bu nedenle sadece çok düşük frekanslarda çalışabilirler. Bu nedenle, yeni gelişmelerde neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Ancak, eski ekipmanı onarma sürecinde karşılamak zorunda kalacaklar.
Fotodirençin sağlığını kontrol etmek için direncini bir multimetre ile kontrol etmek yeterlidir. Aydınlatma olmadığında, direnç büyük olmalıdır, örneğin fotodirenç SF3-1, 30MOhm referans verilerine göre karanlık bir dirence sahiptir. Yanıyorsa, direnç birkaç KOhm'a düşecektir. Fotodirençin görünüşü Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Fotodirenç SF3-1
fotodiyotlar
Işığa tepki verme özelliği için değilse, geleneksel bir doğrultucu diyota çok benzer. Bir test cihazıyla “çalabilirsiniz”, güncel bir anahtar kullanmak daha iyidir, o zaman aydınlatma olmadığında sonuçlar geleneksel bir diyot durumunda olduğu gibi olacaktır: ileri yönde cihaz biraz direnç gösterecek ve ters yönde cihazın oku zor hareket edecektir.
Diyotun ters yönde açıldığını söylüyorlar (bu nokta hatırlanmalıdır), bu nedenle akım içinden akmaz. Ancak, bu dahil etme işleminde fotodiyot bir ampulle aydınlatılmışsa, ok aniden sıfır işaretine koşacaktır.Fotodiyotun bu çalışma moduna fotodiyot denir.
Fotodiyotun fotovoltaik bir çalışma modu da vardır: ışık ona çarptığında, güneş pili, güçlendirilirse yararlı bir sinyal olarak kullanılabilecek zayıf bir voltaj üretir. Ancak, fotodiyot daha çok fotodiyot modunda kullanılır.
Görünüşte eski tasarımın fotodiyotları iki ucu olan metal bir silindirdir. Öte yandan bir cam mercek. Modern fotodiyotlar, LED'lerle tamamen aynı şeffaf plastikten yapılmış bir gövdeye sahiptir.
Şek. 2. Fotodiyotlar
fototransistorler
Görünüşte, LED'lerden ayırt edilemezler, aynı durum şeffaf plastikten veya sonunda camlı bir silindirden yapılır ve ondan iki çıkış vardır - bir toplayıcı ve bir verici. Fototransistörün temel bir çıkışa ihtiyacı olmadığı anlaşılıyor, çünkü bunun için giriş sinyali ışık akısıdır.
Bununla birlikte, bazı fototransistörler hala ışığa ek olarak transistörün elektriksel olarak kontrol edilmesine izin veren bir baz çıkışına sahiptir. Bu, esasen işlevsel analoglar olan bazı transistör optokuplörlerinde, örneğin AOT128 ve ithal 4N35'te bulunabilir. Şekil 4'te gösterildiği gibi, fototransistörü hafifçe örtmek için baz ve fototransistörün vericisi arasına bir direnç bağlanır.
Şekil 3. Fototransistör
Optokuplörümüz genellikle 10-100KΩ "asılı" iken, içe aktarılan "analog" yaklaşık 1MΩ değerine sahiptir. 100K bile koyarsanız, çalışmaz, transistör sadece sıkıca kapanır.
Bir fototransistör nasıl kontrol edilir
Bir fototransistör, bir baz çıkışı olmasa bile bir test cihazı tarafından kolayca kontrol edilebilir. Herhangi bir polariteye bir ohmmetre bağlandığında, transistör kapalı olduğu için toplayıcı - yayıcı bölümünün direnci oldukça büyüktür. Objektöre yeterli yoğunluk ve spektrum ışığı geldiğinde, ohmmetre biraz direnç gösterecektir - transistör açıldı, eğer elbette, test cihazı bağlantısının polaritesini tahmin etmek mümkün olsaydı. Aslında, bu davranış geleneksel bir transistöre benzer, sadece bir elektrik sinyali ile açılır ve bu ışık akışı ile açılır. Işık akısının yoğunluğuna ek olarak, spektral bileşimi önemli bir rol oynar. Transistör testi özellikleri için bkz. burada.
Işık spektrumu
Tipik olarak, fotosensörler ışık radyasyonunun belirli bir dalga boyuna ayarlanır. Bu kızılötesi radyasyon ise, böyle bir sensör mavi ve yeşil LED'lere, kırmızıya yeterince iyi, akkor lambaya ve elbette kızılötesine iyi tepki vermez. Ayrıca floresan lambalardan gelen ışığı kabul etmez. Bu nedenle, foto-sensörün zayıf çalışmasının nedeni, ışık kaynağının uygun olmayan bir spektrumu olabilir.
Yukarıda bir fotodiyot ve bir fototransistörün nasıl çalınacağı yazılmıştır. Burada, ölçüm cihazının türü gibi görünen bir önemsemeye dikkat etmelisiniz. Modern bir dijital multimetrede, yarı iletken süreklilik modu, artı DC voltajını ölçerken olduğu gibi, yani. kırmızı tel üzerinde.
Ölçümün sonucu, ileri yönde p-n bağlantı noktasında milivolt cinsinden voltaj düşüşü olacaktır. Kural olarak, bunlar sadece yarı iletken cihazın tipine değil, aynı zamanda sıcaklığa da bağlı olarak 500 - 600 aralığındaki sayılardır. Artan sıcaklıkla, bu rakam, TCS'nin direnç sıcaklık katsayısından kaynaklanan her santigrat derece için 2 azalır.
Bir işaretçi test cihazı kullanırken, direnç ölçüm modunda, voltaj çıkış modunda pozitif çıkışın eksi seviyede olduğu unutulmamalıdır. Bu tür kontrollerle, fotoğraf sensörlerini akkor lamba ile yakın mesafeden aydınlatmak daha iyidir.
Fotosensörün mikrodenetleyici ile eşleştirilmesi
Son zamanlarda, birçok radyo meraklısı robotların tasarımına büyük ilgi gösterdi. Çoğu zaman bu, tekerleklerde pil bulunan bir kutu gibi ilkel gibi görünen, ancak çok akıllı: her şeyi duyar, her şeyi görür ve engellerin etrafından dolaşır.Her şeyi sadece fototransistörler veya fotodiyotlar ve belki de fotodirençler nedeniyle görüyor.
Burada her şey çok basit. Bu bir fotodirençse, şemada gösterildiği gibi ve bir fototransistör veya fotodiyot durumunda, polariteyi karıştırmamak için, yukarıda açıklandığı gibi, önce onları “çalın” yeterlidir. Bu işlemi yapmak özellikle yararlıdır, parçalar yeni değilse, uygun olduklarından emin olun. Farklı fotoğraf sensörlerini mikrodenetleyici Şekil 4'te gösterilmiştir.
Şekil 4. Fotosensörleri mikrodenetleyiciye bağlamak için şemalar
Işık ölçümü
Fotodiyotlar ve fototransistörler düşük hassasiyete, yüksek doğrusalsızlığa ve çok dar bir spektruma sahiptir. Bu fotoğraf cihazlarının ana uygulaması anahtar modunda çalışmaktır: açık - kapalı. Bu nedenle, ışık ölçerlerin oluşturulması oldukça sorunludur, ancak daha önce tüm analog ışık ölçerlerde tam olarak bu fotosensörler kullanılmıştır.
Ancak neyse ki, nanoteknoloji hareketsiz durmuyor, ancak büyük bir hızla ilerliyor. Aydınlatmayı ölçmek için "orada onlar", programlanabilir bir aydınlatma - frekans dönüştürücü olan özel bir yonga TSL230R yarattı.
Harici olarak, cihaz şeffaf plastikten yapılmış bir DIP8 kasasında bir çiptir. Seviyedeki tüm giriş ve çıkış sinyalleri, dönüştürücüyü herhangi bir mikrodenetleyici ile eşleştirmeyi kolaylaştıran TTL - CMOS mantığı ile uyumludur.
Harici sinyalleri kullanarak, fotodiyotun hassasiyetini ve çıkış sinyalinin ölçeğini sırasıyla 1, 10, 100 ve 2, 10 ve 100 kez değiştirebilirsiniz. Çıkış sinyalinin frekansının aydınlatmaya bağımlılığı, bir hertz fraksiyonundan 1 MHz'ye kadar değişen doğrusaldır. Ölçek ve hassasiyet ayarları sadece 4 girişe mantık seviyeleri sağlanarak gerçekleştirilir.
Mikro devre, çalışma modunda özellikle obur olmasa da, ayrı bir sonuca sahip olan mikro tüketim moduna (5 μA) sokulabilir. 2.7 ... 5.5 V besleme gerilimi ile, akım tüketimi 2 mA'dan fazla değildir. Çipin çalışması için, güç için engelleme kapasitörünün dışında herhangi bir harici çember gerektirmez.
Aslında, mikro frekansa bir frekans ölçer bağlamak ve görünüşte bazı UE'lerde aydınlatma okumaları almak yeterlidir. Mikrodenetleyicinin kullanılması durumunda, çıkış sinyalinin frekansına odaklanarak, odadaki aydınlatmayı veya sadece "açma - kapama" ilkesini kontrol edebilirsiniz.
TSL230R tek ışık ölçer değildir. Daha da ileri olanları Maxim MAX44007-MAX44009 sensörlerdir. Boyutları TSL230R'den daha küçüktür, güç tüketimi uyku modundaki diğer sensörlerle aynıdır. Bu tür ışık sensörlerinin temel amacı pille çalışan cihazlarda kullanmaktır.
Fotosensörler aydınlatmayı kontrol eder
Fotosensörler yardımıyla gerçekleştirilen görevlerden biri aydınlatma kontrolü. Bu tür şemalar denir fotoğraf rölesi, çoğu zaman bu, karanlıkta aydınlatmanın basit bir içermesidir. Bu amaçla, birçok amatör, bir sonraki makalede ele alacağımız birçok devre geliştirdi.
Makalenin devamı: Aydınlatma kontrolü için fotoğraf rölesi şemaları
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: