Подключаем фотореле для уличного освещения. Фотодатчики их устройство принцип действия и характеристикиФотоэлектрические датчики: устройство и принцип работыФотоэлектрическим датчиком называется датчик, который реагирует на изменение освещенности.  Фотоэлектрический датчик инфракрасных меток. В фотоэлектрических датчиках используются 3 вида фотоэффекта (под фотоэффектом понимается явление изменения свойств вещества при изменении его освещенности):
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом представляют собой вакуумную или газонаполненную лампу с катодом из фоточувствительного слоя.  Рисунок 1. Схема включения фотоэлемента с внешним фотоэффектом в электрическую сеть. На рис. 1 приведена схема соединения фотоэлемента с анодной батареей. Анод А и катод К фотоэлемента Ф заключены в стеклянный баллон, из которого откачан воздух (у вакуумных фотоэлементов) или который после откачки воздуха наполнен разреженным газом — аргоном (у газонаполненных фотоэлементов). Когда световой поток падает на катод, покрытый активным слоем, часть лучистой энергии, поглощаемая катодом, сообщается электронам и электроны вылетают из катода. Это явление называется фотоэлектронной эмиссией. Чтобы использовать эту эмиссию, между анодом и фотокатодом создается электрическое поле, направляющее электроны к положительно заряженному аноду. Когда действие света прекращается, ток в фотоэлементе исчезает. К промышленным типам фотоэлементов с внешним фотоэффектом принадлежат фотоэлементы типа ЦГ (кислородно-цезиевый газонаполненный), типа СЦВ (сурьмяно-цезиевый вакуумный). Работа фотоэлементов определяется их характеристиками. Рассмотрим некоторые из них. Линия, изображающая зависимость фототока фотоэлемента от напряжения на аноде, называется вольт-амперной характеристикой. Световой характеристикой фотоэлемента называется зависимость фототока от светового потока, падающего на фотокатод.  Рисунок 2. Характеристики фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Световая характеристика определяет чувствительность фотоэлемента. Чувствительность фотоэлемента есть отношение величины фототока в микроамперах к величине светового потока в люменах, вызвавшего этот ток. Фотоэлемент реагирует на интенсивность светового потока и его частоту, поэтому чувствительность его разделяется на интегральную (по интенсивности) и спектральную (по частоте). Интегральной чувствительностью фотоэлемента называется величина тока фотоэлектронной эмиссии, создаваемого в фотоэлементе всем световым потоком (от ультрафиолетовых до инфракрасных лучей включительно). Спектральная чувствительность фотоэлемента характеризует его способность реагировать на световые колебания одной частоты (т. е. определенной длины волны). В вакуумных фотоэлементах анодный ток обусловлен только электронами, вылетающими из фотокатода, и световая характеристика такого фотоэлемента линейна (прямые 1 и 2 на рис. 2 а). В газонаполненных фотоэлементах ток создается не только электронами, вылетевшими из катода, но также электронами и ионами, получающимися в результате ионизации газа, этим объясняется нелинейность их световых характеристик (кривые 3 и 4 на рис. 2 а). На рис. 2 а фототокI выражен в микроамперах, а световой поток Ф - в люменах. В газонаполненных фотоэлементах имеющиеся молекулы газа создают возможность использовать ионизацию для увеличения фототока, что наглядно видно из сравнения вольт-амперных характеристик (рис. 2 б), газонаполненного фотоэлемента (кривая2) и вакуумного (кривая 1).  Рисунок 3. Фотосопротивление. Чувствительность газонаполненного фотоэлемента больше чувствительности вакуумного фотоэлемента. Например, при номинальном рабочем напряжении 240 В интегральная чувствительность вакуумного фотоэлемента типа СЦВ-4 составляет 100 мкА/лм, а газонаполненного фотоэлемента типа ЦГ-4 - 200 мкА/лм. Использование фотоэлементов в схемах автоматики требует применения усилителей с очень большим коэффициентом усиления. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом (фотосопротивления). Явление внутреннего фотоэффекта состоит в том, что в результате поглощения света в полупроводнике появляются дополнительные свободные электроны, благодаря чему проводимость вещества увеличивается, а сопротивление его уменьшается. Фотосопротивление (рис. 3) состоит из светочувствительного слоя полупроводника Iтолщиной около 1 мкм, нанесенного на стеклянную или кварцевую пластинку 2. На поверхности полупроводника укреплены токосъемные электроды 3 (обычно золотые). Чувствительный к свету элемент с токосъемными электродами монтируется в пластмассовом корпусе так, чтобы выступающие электроды обеспечили включение фотосопротивления в схему через специальную панель. На рис. 3 б приведен внешний вид и даны габариты фотосопротивления типа ФС-К1. Выпускаемые промышленностью фотосопротивления имеют следующие типовые обозначения: за буквами ФС, обозначающими фотосопротивление, стоят буквы и цифры, имеющие отношение к составу материала и к конструкции фотосопротивления. Так, фотосопротивления из сернистого свинца, кроме букв ФС, имеют обозначения А, из сернистого висмута - Б, из сернистого кадмия – К. Работа фотосопротивления заключается в том, что при освещении электрическое сопротивление резко падает и, следовательно, ток в электрической цепи, в которую включено фотосопротивление, возрастает. Ток через фотосопротивление, включенное в цепь, проходит и в темноте, но при освещении величина тока резко возрастает. Мерой чувствительности фотосопротивления является разность токов в темноте и на свету, отнесенная к величине светового потока, падающего на фотосопротивление. Следует подчеркнуть, что чувствительность фотосопротивлений во много раз больше чувствительности фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Интегральная чувствительность некоторых фотосопротивлений, например ФС-КМ2, при наибольшем допустимом напряжении составляет 3000—10000 мкА/лм. Основными характеристиками фотосопротивления являются: спектральная, которая характеризует чувствительность фотосопротивления при действии на него излучения определенной длины волны; световая, которая характеризует чувствительность фотосовентильных фотоэлементов сравнительно велика, так как система электродов, разделенных тончайшим запирающим слоем, образует значительную емкость. Поделитесь полезной статьей: Topfazaa.ru Фотоэлектрический датчик: принцип работы + схемыВ этой статье наш сайт “Все-электричество” рассказывает про фотоэлектрический датчик – это специальный датчик, который способен реагировать на изменение освещенности. В специальных фотоэлектрических датчиках могут использоваться 3 вида фотоэффекта:
Важно знать! Фотоэлементы, которые имеют внешний фотоэффект представляют собою вакуумную или газонаполненную лампу с катодом из фоточувствительно слоя. Анод и катод специального фотоэлемента заключается в стеклянный баллон, из которого будет откачан воздух. Когда световой поток будет попадать на катод часть лучистой энергии сообщается электронам и электроны будут вылетать из катода. Это явление может иметь название фотоэлектронная эмиссия. Чтобы ее использовать между фотокатодом и анодом будет создаваться электрическое поле, которое будет направлять электроны к положительно заряженному аноду. Когда действие света будет прекращено, тогда ток постепенно исчезнет. К фотоэлементам промышленного типа будут принадлежать:
Работа каждого элемента будет определяться рядом характеристик. В этой статье мы постарались рассмотреть только некоторые из них. Световые характеристики фотоэлементаСветовая характеристика фотоэлемента – это зависимость фототока от светового потока, который в дальнейшем будет попадать на фотокатод. Чувствительность фотоэлемента – это отношение величины фототока в микроамперах к величине светового потока в люменах. Фотоэлемент будет реагировать на интенсивность светового потока и его частоту. Поэтому чувствительность будет распределяться на интегральную и спектральную.
Если рассмотреть вакуумные фотоэлементы анодный ток будет обусловлен только электронами, которые будут вылетать из фотокатода. В газонаправленных фотоэлементах ток будет создаваться не только электронами, но и ионами, которые будут получены в результате ионизации газа. Этим будет полностью объясняться нелинейность их световых характеристик. Чувствительность газонаправленного фотоэлемента будет больше, чем чувствительно вакуумного фотоэлемента. Интегральная чувствительность фотоэлемента типа СЦВ-4 будет составлять 100 мкА/лм. Для использования фотоэлементов в схемах автоматики потребуется применение усилителей с большим коэффициентом усиления. Явление внутреннего фотоэффекта будет заключаться в том, что в результате поглощения света в полупроводнике могут появляться дополнительные свободные электроны, благодаря чему проводимость вещества значительно увеличится. У нас вы также можете прочесть, какие устройства могут измерить давление. Фотосопротивление будет состоять из светочувствительного слоя полупроводника, который имеет толщину около 1 мкм. На его поверхности будут располагаться токосъемные электроды. Сам чувствительный элемент будет монтироваться в пластмассовом корпусе так, чтобы электроды обеспечили включение фотосопротивления в схему через специальную панель. Промышленность на сегодняшний день выпускает разнообразные фотосопротивления, которые будут иметь следующие типовые обозначения: за буквами ФС будут стоять буквы и цифры, которые имеют прямое отношение к составу материала и конструкции. Например, фотосопротивление, кроме букв ФС в своем названии может иметь обозначение А – из сернистого свинца, Б – из сернистого висмута и К – из сернистого кадмия. Работа фотосопротивления имеет достаточно простой принцип. При освещении электрическое сопротивление падает и ток в электрической цепи будет возрастать. Мерой чувствительности фотосопротивления считается разность токов в темноте и на свету, отнесенная к величине светового потока, который будет попадать на фотосопротивление. Чувствительность фотосопротивлений будет в несколько раз больше чувствительности фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Основными характеристиками фотосопротивления считается:
Теперь вы точно знаете, как работают фотоэлектрические датчики. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной. Читайте также: какие есть приборы для измерения уровня жидкости. vse-elektrichestvo.ru 3. Применение фотоэлектрических датчиковФотоэлектрические датчики получили очень широкое распространение в системах автоматики и имеют хорошую перспективу дальнейшего распространения. Наиболее часто они используются в схемах релейного действия, где выдают дискретный сигнал: «Освещено» или «Затемнено». Фотореле состоит из осветителя, создающего световой поток, и приемника излучения (фотоэлемента, фоторезистора, фотодиода или фототранзистора). Приемник излучения включен в цепь обмотки электромеханического реле (непосредственно или чаще через усилитель). При попадании светового потока на приемник скачком изменяется фототок и срабатывает реле, осуществляя необходимые переключения в схеме управления каким-либо устройством. Такие фотореле используются в турникетах, пропускающих пассажиров в метро, фиксируют достижение различными механизмами определенных положений, очень широко применяются в автоматических устройствах защиты обслуживающего персонала от производственных травм. Когда рука рабочего случайно пересекает световой барьер, ограждающий опасную зону, подается предупреждающий сигнал или механизм вообще останавливается. С помощью фотодатчиков осуществляется считывание дискретной информации с перфоленты. Информация на такой ленте записана с помощью отверстий, пробиваемых в определенных местах. Наличие отверстия означает цифру 1, а отсутствие отверстия — цифру 0 в двоичном коде. Каждому разряду в двоичной форме счисления соответствует место расположения отверстий на перфоленте. Перфолента прокручивается между осветительной лампой и несколькими фотодатчиками (рис. 5, а), количество которых соответствует числу считываемых разрядов. Для таких целей могут использоваться специальные полупроводниковые приборы, объединяющие в одной конструкции несколько фотодатчиков. Эти фотодатчики располагаются в одну линию друг за другом, например, так называемая линейка фотодиодов. Имеются и фотодиодные матрицы, где фотодатчики расположены, как клетки в таблице. Рис. 5. Применение фотодиодов Линейку фотодиодов используют для измерения размеров детали, перемещаемой на конвейере. Деталь перекрывает световой поток (рис. 5, б) и затемняет такое количество фотодиодов, которое соответствует высоте детали. Измерение длины перемещаемой детали может выполняться и по сигналу одного фотодатчика (рис. 5, в). Деталь, пересекая передней кромкой световой барьер, дает сигнал на подсчет числа импульсов. Когда фотодатчик снова освещается, подсчет импульсов заканчивается. По зафиксированному счетчиком количеству импульсов определяется длина движущегося предмета. Датчик импульсов кинематически связан с приводом конвейера. Поэтому колебания скорости движения детали не влияют на точность измерения ее длины. Рассмотрим применение фотоэлектрических датчиков для преобразования угла поворота в цифровой код (рис. 6, а, б). Осветитель направляет световой поток через прозрачный диск, на который фотохимическим способом нанесена кодовая шкала с прозрачными и непрозрачными участками. С другой стороны диска расположены фотоприемники, количество которых равно числу разрядов двоичного числа. На рис. 6 показан кодовый диск с шестью разрядами.
Рис. 6. Фотоэлектрический датчик для преобразования угла поворота в цифровой код Самый старший разряд расположен ближе всего к центру диска. Прозрачный участок означает двоичную цифру «1», непрозрачный — двоичную цифру «0». Если во всех разрядах стоит «0», то это двоичный код числа 0. Если во всех разрядах стоит «1», то это двоичный код десятичного числа 63 (1111112 = 6310). Свет, проходя через кодовый диск, попадает на фотоприемники. Наличие выходного сигнала с фотоприемника принимается за «1», отсутствие — за «0». Такое устройство называется аналого-цифровым преобразователем или кодовым датчиком. Рис. 7. Фотоэлектрический датчик крутящего момента Для измерения крутящего момента применяются фотоэлектрические торзиометры. Перед проволочными тензометрами они имеют то преимущество, что не нуждаются в токосъемном устройстве. Они обеспечивают бесконтактный съем сигнала с вращающегося вала. Принцип действия фотоэлектрического торзиометра показан на рис. 7. На испытуемом валу 1 укреплены два диска 2, имеющие прорези (окна) в радиальном направлении. Эти диски вращаются вместе с валом. Под действием момента нагрузки вал скручивается и диски смещаются друг относительно друга на угол, пропорциональный моменту и расстоянию между дисками. На неподвижной части торзиометра расположены источник света 3 (лампа накаливания) и два фотоприемника 4. Лампа помещена посередине между дисками, а фотоприемники расположены по обе стороны дисков. При отсутствии крутящего момента прорези правого и левого дисков находятся на одной оси и световой поток одновременно попадает на оба фотоприемника. Следовательно, в этом случае фототоки обоих приемников будут совпадать по фазе. При увеличении крутящего момента диски смещаются друг относительно друга и освещение фотоприемников будет происходить не одновременно, а со сдвигом во времени. Поэтому фототоки приемников 4 окажутся сдвинутыми по фазе. Количество прорезей на каждомдиске и расстояние между ними обычно выбирают так, чтобы при максимальном крутящем моменте фазовый сдвиг между фототоками составлял 180°. Измерительная цепь прибора осуществляет измерение фазового сдвига между токами, или измерение времени между импульсами фототоков. В последнее время в качестве источников света для фотоэлектрических датчиков все чаще применяются не лампы накаливания, а светодиоды, имеющие большую надежность и очень малое потребление электроэнергии для питания. Вообще надо отметить, что сейчас очень быстро развивается оптоэлектронная техника, которая обеспечивает как преобразование энергии света в электроэнергию, так и обратное преобразование. В качестве датчиков положения, определения качества поверхностей, для считывания графической информации начинают применяться отражательные оптроны. Для высокоточных измерений малых перемещений используют фотоэлектрические датчики, у которых между источником света и фотоприемником помещаются диски или линейки из прозрачного материала с нанесенными на них непрозрачными штрихами. В настоящее время известны линейки, имеющие до тысячи штрихов на 1 мм длины. Поэтому даже при малом перемещении линейки возникает значительное изменение сигнала фотоприемника. Еще более высокую чувствительность можно получить с использованием двух линеек, штрихи одной из которых выполнены с небольшим наклоном. При взаимном перемещении таких линеек возникает так называемый «муаровый» эффект. При незначительном перемещении линеек появляются темные «муаровые» полосы и световой поток, падающий на фотоприемник, резко изменяется. Во всех рассмотренных выше примерах сам фототок не влиял на точность измерения или преобразования. Фотоприемники работали не в аналоговом, а в дискретном режиме. Такой режим позволяет иметь более простые конструкции и схемы приборов, так как не требуется обеспечить высокую стабильность светового потока и напряжения питания. Однако фотоэлектрические датчики используются и в аналоговом режиме, когда именно по значению фототока определяется измеряемая неэлектрическая величина. При измерении высоких температур (более 1000 °С) широкое распространение получили пирометры, использующие лучистую энергию тел, температура которых измеряется. С помощью фотоэлектрических датчиков построены яркостные пирометры и цветовые пирометры. Фотоэлектрический яркостный пирометр основан на использовании зависимости между током I фотоэлемента и температурой Т источника излучения, освещающего фотоэлемент. Эта зависимость имеет вид , где коэффициента зависит от чувствительности фотоэлемента, а n — от его спектральной характеристики. Коэффициент п достигает 10—12 и может быть увеличен подбором соответствующих светофильтров. При использовании в качестве фотоприемников фоторезисторов их включают в мостовую схему (рис. 8). На фоторезистор ФР1 падает световой поток от контролируемого объекта. На фоторезистор ФР2 падает световой поток от лампочки накаливания. При нарушении баланса моста напряжение с его измерительной диагонали подается на усилитель, который питает лампу накаливания и изменяет ее накал таким образом, чтобы уменьшить разбаланс моста. Амперметр в цепи лампы накаливания может быть проградуирован в единицах температуры. Градуировка проводится по показаниям образцового пирометра. В основу работы фотоэлектрических цветовых пирометров положено следующее физическое явление, называемое законом смещения. При нагреве тело излучает световой поток, где присутствуют разные цвета, т. е. имеются электромагнитные колебания с разными длинами волн. Однако каждой температуре соответствует определенная длина волны, на которой интенсивность излучения максимальна. В цветовых пирометрах определяется отношение интенсивно-стей излучения данного тела в лучах двух заранее выбранных длин волн. Это отношение для каждой температуры будет различным, оно однозначно определяет температуру тела. Рис. 8. Фотоэлектрический яркостный пирометр — датчик высоких температур На рис. 9 показана схема фотоэлектрического цветового пирометра. Излучение от объекта измерения А поступает на фотоэлемент 1 через диск 2, в котором попеременно расположены красные и синие светофильтры. Диск приводится во вращение с постоянной скоростью электродвигателем 3. Таким образом, на фотоэлемент попеременно попадают то красные, то синие лучи. Синхронно с вращением диска 2 усиленный сигнал с фотоэлемента переключается коммутатором 4, выделяющим два сигнала: соответствующий интенсивности красных лучей и соответствующий интенсивности синих лучей. Измеритель отношения сигналов (например, логометрического типа) проградуирован в единицах температуры.
Рис. 9. Фотоэлектрический цветовой пирометр Представляет интерес использование фотоэлектрического датчика в измерителе влажности (психрометре). Влажность можно определить по так называемой «точке росы». Известно, что водяной пар, имеющийся в газе, начинает конденсироваться (осаждаться в виде росы) при определенной температуре, зависящей от влажности. Для определения начала осаждения росы и служит фотодатчик. Луч осветителя падает на маленькое зеркальце и отражается на фотоприемник. Поверхность зеркальца может охлаждаться и нагреваться системой терморегулирования, включаемой по сигналу фотодатчика. Если температура зеркала понижается до точки росы, то появляющийся на поверхности зеркала туман уменьшает световой поток, падающий на фотоприемник, и фототок резко уменьшается. Срабатывает реле, включающее нагреватель зеркала. Спустя некоторое время температура зеркала повысится, туман на нем исчезнет, фототок резко возрастет и сработает реле, включающее охладитель зеркала. Таким образом, температура зеркальца будет непрерывно колебаться относительно точки росы. Измеряя ее с помощью терморезистора или термопары, можно определить влажность. Фотоэлектрические датчики применяют для измерения различных неэлектрических величин. В машиностроении применяются фотоэлектрические датчики размеров деталей. С помощью оптических систем можно спроецировать контур маленькой детали на весьма большую площадь, что существенно повышает чувствительность и точность измерения. В механических контактных датчиках для этого потребовались бы рычажные системы, которые бы оказывали силовое воздействие на деталь. А фотоэлектрический датчик не нагружает деталь. С его помощью можно контролировать размеры хрупких и непрочных деталей и узлов. Применяются фотоэлектрические датчики для определения задымленности и загазованности при промышленных выбросах в атмосферу, что очень важно для охраны природы и здоровья людей. Фотоэлектрические колориметры, блескомеры, нефелометры позволяют объективно оценить качество изготовления и отделки различных изделий по их цвету, полировке, прозрачности соответственно. С помощью фотоэлектрических датчиков выполняется автоматическое прочтение машинописных и рукописных буквенных и цифровых текстов. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ДАТЧИКИ studfiles.net виды, характеристики, схемы и способы подключенияУправление уличным освещением – задача далеко не самая тривиальная, как то может показаться на первый взгляд. В одних случаях включение и выключение может быть затрудненно самой схемой размещения осветительных приборов, в других – не самым удобным доступом к управляющим устройствам, в третьих – недопустимыми затратами времени на включение каждого из многочисленных уличных светильников. Кроме того, ввиду дороговизны электроэнергии, вполне понятно стремление сэкономить и включать освещение лишь по мере фактической необходимости. Поэтому самым разумным решением является использование фотореле, упрощающих управление уличным освещением и ощутимо экономящих энергию. Каков принцип работы фотодатчикаНесмотря на кажущееся разнообразие представленных на рынке моделей фотореле, принцип действия у них во многом схож. Главным узлом в них является фоточувствительный элемент, способный изменять свои электропроводящие свойства в зависимости от интенсивности падающего на него светового потока. Чаще всего в качестве фотоэлементов выступают либо фотодиоды, либо фототранзисторы. Фотоэлемент подключается к управляющей плате, основное назначение которой – контроль параметров светочувствительного устройства. Как только уровень освещения изменится и из-за этого поменяются параметры фотоэлемента, управляющая плата подает напряжение на исполнительный механизм. В качестве последнего обычно выступают реле, позволяющие замыкать и размыкать провода цепи электроснабжения уличного освещения. В каждом фотореле имеются также возможность регулирования порога срабатывания. Осуществляется данная настройка изменением сопротивления переменного резистора, включенного в цепи управляющей платы. Современные модели также обладают способностью изменять время задержки срабатываний на включение и отключение, реализованной посредством таймеров. В некоторых образцах имеются и датчики движения, позволяющих включать уличное освещение только в тех случаях, когда напротив места установки фотореле наблюдается какое-либо движение. Технические характеристики фотореле
Кроме того, стоит обратить еще и на такие характеристики, как диапазон рабочих температур, габаритные размеры, а также на способы монтажа и подключения электросети. Основные типы устройств для включния уличного освещенияДля систем уличного освещения чаще всего используются фотореле следующих типов:
Выбор между данными разновидностями должен производиться с учетом имеющихся требований, возможностей коммутации и бюджета. Рассмотрим схему подключения и порядок установкиСуществует две простых схемы подключения, зависящих от конструкции устанавливаемых модулей. Под особенностями конструкции здесь понимается наличие у прибора либо трех выводов,либо двух (или кратного двум количества, как это делается у моделей, допускающих подключение нескольких фонарей, ламп или прожекторов непосредственно к корпусу фотореле). Как подключить фотореле с тремя выводами к освещению
Подключение устройств с двумя выводами
Если на выходе фотореле лишь только одна пара контактных клемм, то и в этом случае существует возможность управлять сразу несколькими лампами. Для этого достаточно подключить их к выходу фотореле параллельным способом. Кроме того, существуют модели фотореле, предназначенные для эксплуатации в сетях с заземлением. Отличаются они лишь наличием дополнительных клемм, куда и подключаются заземляющие провода. Однако при использовании современных осветительных приборов с тремя выводами и при наличии соответствующей электросети, вполне возможно применять и фотореле без ввода заземления. Для этого в монтажной коробке задействуется еще одна клемма, к которой подключается заземление и от которой разводятся зеленые провода для ламп. Чтобы не ошибиться с правильностью произведенного подключения, лучше всего еще до начала всех работ полностью разобраться в схеме подключения, всегда указываемой в техническом паспорте фотореле. Как монтаж прибора зависит тот его конструкции
При выборе места для установки фотореле или фотоэлемента придерживаются следующих правил:
Последнее правило справедливо и относительно деревьев. Если установка фотореле производится зимой, то с наступлением теплого времени года распустившаяся листва способна создать мешающее нормальной работе затенение. Выгода от использования автоматических выключателей данного типаУстановка фотореле в качестве управляющего устройства для систем выгодна со всех
Поэтому подобное дооснащение можно выполнить собственными руками, не прибегая к помощи высокооплачиваемых специалистов-электриков. Видео о подключении реле на улицеПосмотрите как легко можно подключить подобное устройство, даже без особых знаний и умений. Видео — тому доказательство. elektrik24.net назначение и устройство. Принцип работы фотоэлектрических датчиковВ сферах промышленности активно используются такие специализированные устройства как фотоэлектрические датчики, которые позволяют совершать наиболее точное обнаружение поступающего объекта без необходимости физического контакта. Они применяются при установке различного оборудования, а также бывают разных типов и отличаются принципом действия. Можно выбрать подходящее устройство по его свойствам, а также, учитывая ситуацию, в которой будет применяться подобный датчик.
Использование различных фотоэффектовВо время своей работы фотоэлектрические датчики используют три возможных фотоэффекта, которые зависят от того, как изменяются свойства предмета при наличии изменений в уровне освещения.
Виды устройствМожно встретить фотоэлектрические датчики аналогового или дискретного вида.
Оптический бесконтактный прибор регулирует изменение поступающего светового потока в рабочей области и может срабатывать на большом расстоянии, реагируя на изменение объектов, их отсутствие или присутствие. Конструкция этого прибора имеет две части, которые отвечают за правильное функционирование - это приемник и излучатель. Они могут находиться как в одном подходящем корпусе, так и в разных.
В зависимости от используемого метода работы, фотоэлектрические датчики принято делить на четыре группы:
Также датчики могут делиться не только по принципу работы, но и по своему назначению. Существуют приборы общего назначения и специализированные. Вторые предназначены для выполнения более узких задач и решения конкретных вопросов. Например, они могут распознавать наличие этикетки, контрастной границы и других подобных элементов. Все датчики выполняют задачу обнаружения каких-либо объектов на расстоянии, и в зависимости от особенностей элемента, это расстояние может значительно варьироваться. Характеристики датчиковОбычно производители сопровождают свои устройства специальными техническими паспортами, в которых с точностью прописываются все необходимые характеристики, помогающие правильно выбрать датчик. Это весьма удобно, поскольку покупателю не нужно производить какие-то точные расчеты, чтобы подобрать подходящий прибор, а достаточно только соотнести его параметры с особенностями места установки и конкретной ситуацией, в которой будет применяться устройство.
Выбирая фотодатчик, лучше обратить внимание на известных производителей, которые уже заслужили определенную репутацию на рынке. Нужно, чтобы устройство было максимально безопасным и обладало простым в управлении интерфейсом - это позволит сделать работу с ним комфортной и удобной. Также корпус датчика должен быть хорошо защищен от попадания пыли и влаги - это продлит срок его службы. Присоединительное место у него должно быть стандартным, чтобы не возникло проблем с монтажом. www.techtrends.ru Фотодатчики и их применение - Статьи об энергетикеЭлектронные схемы с применением фотодатчиков нашли широкое применение как в схемах радиолюбителей, так и в промышленной электронике. Простейший фотодатчик состоит из фотоприемника (фотодиод, фототранзистор) и источника излучения (чаще всего инфракрасного). Схемы фотодатчика на основе источника и приемника называют фотопрерывателями. Принцип действия основан на прерывании сигнала поступающего от источника к фотоприемнику. Простейшей схемой с применением такого датчика является схема цифрового энкодера.  Типы фотодатчиков 1. Фоторезистор Фоторезистор представляет собой фотодатчик, изменяющий величину своего омического сопротивления под воздействием излучения. Фоторезисторы характеризуются малым быстродействием, поэтому их применение ограничено в современной электронике.  2. Фотодиод Фотодиод – полупроводниковый прибор, способный проводить электрический ток только в одном направлении. Регулирование величины обратного тока в цепи регулируется изменением интенсивности падающего света. Кроме того фотодиод может выступать как источник фотоэдс.  3. Фототранзистор Фототранзистор может быть выполнен в двух исполнениях: с тремя выводами (как обычный транзистор) и с двумя выводами (коллектор, эмиттер). Дополнительный вывод базы фототранзистора позволяет использовать его в качестве полностью управляемого полупроводникового элемента. Фототранзисторы с двумя выводами могут управляться только световым излучением. Проверку работоспособности фототранзистора можно провести мультиметром. При изменении светового излучения происходит изменение сопротивления коллектор-эмиттер от максимального при минимальном излучении, до минимального – при максимальной интенсивности.  Спектр света Практически все фотодатчики настраиваются на определенный спектр излучения. Поэтому при выборе фотоприемника следует учесть, какой из источников света является оптимальным для данного фотодатчика. Сопряжение фотодатчика с микроконтроллером Широкое применение микроконтроллеров привело к необходимости использования фотодатчиков в качестве чувствительных элементов. Фотодатчики подключаются на дискретные входы микроконтроллера по следующим схемам:  Стоит отметить, что для полупроводниковых элементов перед подключением необходимо определить их полярность. Измерение освещенности Фототранзисторы и фотодиоды реагируют на достаточно узкий спектр светового излучения. Основная функция таких элементов – работа в ключевом режиме. В связи с этим создание измерителей освещенности на этой элементной базе достаточно затруднительно. Выходом в такой ситуации может послужить применение микросхемы TSL230R, позволяющей преобразовать уровень освещенности в частоту. Управление микросхемой осуществляется внешними сигналами, с помощью которых можно изменять чувствительность фотодиода. Частота выходного сигнала может достигать 1МГц. Схема подключения микросхемы TSL230R к микроконтроллеру приведена ниже.  ukrelektrik.com ФотодатчикиКоличество просмотров публикации Фотодатчики - 234 Фотоэлементом принято называть электровакуумный, полупроводниковый или иной электроприбор, электрические свойства, которого (сила тока, внутреннее сопротивление или ЭДС) изменяются с под действием падающего на него светового излучения. Учитывая зависимость отсреды, в которой происходит движение электронов, фотоэлементы подразделяются на: электронные (вакуумные) фотоэлементы, в которых движение электронов происходит в вакууме; ионные (газонаполненные) фотоэлементы, в которых при движении электронов в разреженном газе происходит ионизация атомов газа; полупроводниковые – в которых освобожденные электроны увеличивают проводимость приборов или создают ЭДС. В электронных и ионных фотоэлементах используется внешний фотоэффект. Он состоит по сути в том, что источник излучения сообщает части электронов вещества дополнительную энергию, достаточную для выхода их из данного вещества в окружающую среду (вакуум или разреженный газ). В фоторезисторах (фотосопротивлениях) используется внутренний фотоэффект. Заключается в том, что источник излучения вызывает увеличение энергии у части электронов вещества, ионизацию части атомов и образование новых носителей зарядов – свободных электронов и дырок, вследствие чего электрическое сопротивление вещества уменьшается. В полупроводниковых фотоэлементах – фотодиодах и фототриодах используется фотоэффект возникновения ЭДС. Фоторезистор – полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого резко изменяется под действием падающего на него излучения. Фоторезистор (рис. 8.6, а) представляет собой стеклянную пластинку 1, на которую путем напыления в вакууме нанесен тонкий слой полупроводника 2, а по краям выведены два металлических электрода 3. При изготовлении полупроводниковый слой покрывается прозрачным лаком для защиты от влаги и механических повреждений. Пластинку помещают в корпус с двумя выводами. Через неосвещенный фоторезистор проходит малый ток, называемый темновым Iт. При освещении фоторезистора через него идет общий ток Iсв. Разность между общим и темновым токами принято называть фототоком Iф. , (8.1) В качестве полупроводника применяется сернистый свинец (фотоэлемент ФСА), селенид кадмия (фоторезистор ФСД), сернистый кадмий (фоторезистор ФСК). Рис. 8.6. Фоторезистор: а) – устройство; б) – условное графическое и буквенное обозначение Рис. 8.7. Фоторезистор: а) – схема соединения; б) – вольтамперная характеристика Фоторезистор характеризуется интегральной чувствительностью к световому потоку, мкА/лм , (8.2) где Iф – фототок, мкА; Ф – световой поток, лм. Зависимость фототока от напряжения при постоянном световом потоке представляет собой вольтамперную характеристику фоторезистора (рис. 8.7, б). Фоторезисторы обладают значительной инерцией, нелинейной зависимостью фототока от светового потока (световая характеристика при ) и сильной зависимостью электрического сопротивления от температуры, что является их недостатком. Фоторезисторы нашли широкое применение в промышленной электронике, автоматике, вычислительной технике. Полупроводниковый фотоэлемент – представляют из себяприбор, в котором под действием падающего на него излучения возникает ЭДС, называемая фото-ЭДС. Фотодатчики используют в схемах защиты, обеспечивающих отключение установки при попадании в опасную зону обслуживающего персонала, для подсчета деталей, контроля целостности режущего инструмента. Фотореле разрабатываются на базе фоторезисторов (рис. 8.8) и применяются для управления наружным освещением улиц, площадей, территорий предприятий. Рис. 8.8. Схема электрическая принципиальная фотореле Оптоэлектрические датчики.Оптроны и оптоэлектронные реле является одним из базовых элементов оптоэлектроники, получивших распространение в последние годы. Он состоит из источника – светоизлучателя (светодиода) 1 (рис. 8.9) и приемника излучения (светочувствительного детектора, фотодиода, фототранзистора или фототиристора) 2, связанных оптической средой и конструктивно объединенных в одном корпусе (оптопара). Рис. 8.9. Оптоэлектронное реле Диодные оптопары характеризуются термостабильностью, линейностью характеристик и используются в быстропереключающихся схемах. Герконы. Магнитоуправляемые контакты впаяны в стеклянную колбу, заполненную, азотом или инертным газом, ᴛ.ᴇ. изолированы от внешней среды (герметизированы), в связи с этим их называют сокращенно герконами, что значит герметизированные контакты. Рис. 8.10. Герконы: а) – герконовое реле; б) – герконовый путевой выключатель Контакты 1 (рис. 8.10) изготавливают из сплава железа с никелем. В случае если к стеклянной колбе 3 геркона поднести постоянный магнит 5 с полюсами N и S (рис. 8.10, б), то контакты 1 намагничиваются и притягиваются друг к другу. При перемещении магнита на неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ расстояние контакты разомкнуться. Герконовое реле. В случае если вместо постоянного магнита на стеклянную колбу 3 геркона расположить обмотку управления постоянного тока 4 (рис. 8.10, а), то при включении реле по обмотке катушки будет протекать ток, образуется магнитное поле, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ намагничивает контакты 1, благодаря чему они притягиваются друг к другу и при этом замыкают цепь управления. Герконы и герконовые реле отличаются малыми габаритами, незначительной массой, высокими быстродействием и надежностью, виброустойчивостью, стабильностью контактного сопротивления. Датчики скорости. Для получения информации о частоте вращения электродвигателя применяются тахогенераторы постоянного и переменного тока, которые преобразуют механическое вращение вала в электрический сигнал. Тахогенераторы. Тахогенераторы постоянного тока (рис. 8.11, а) представляют из себянебольшие генераторы постоянного тока с независимым возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. Их устройство не отличается от устройства обычных машин постоянного тока. Основной характеристикой тахогенератора является зависимость выходного напряжения Uвых от угловой скорости : . Рис. 8.11. Электрические схемы тахогенераторов: а) – постоянного тока; б) – переменного тока Схема асинхронного тахогенератора переменного тока показана на рис. 8.11, б). Устройство таких тахогенераторов не отличается от устройства асинхронного однофазного двигателя. Для измерения частоты вращения вал двигателя механически соединяется с валом тахогенератора посредством передачи или встраивается в машины. Датчик Холла. Основан на эффекте Холла – электромагнитном эффекте, в базе которого лежит отклонение движущихся электронов в магнитном поле. В магнитном поле на движущиеся электроны воздействует сила. Вектор силы перпендикулярен направлению, как магнитной так и электрической составляющих поля. В случае если внести в магнитное поле с индукцией В (рис. 8.12, а) полупроводниковую пластинку (к примеру, из арсенида индия или антимонида индия), через которую протекает электрический ток, то на боковых сторонах, перпендикулярно направлению тока возникает разность потенциалов. Напряжение Холла (ЭДС Холла) пропорционально току и магнитной индукции. Рис. 8.12. Датчик Холла: а) – эффект Холла; б) – датчик Холла Датчик состоит из постоянного магнита 2, пластины полупроводника 1 (рис. 8.12, б) и интегральной микросхемы. Между пластинкой и магнитом имеется зазор. Размещено на реф.рфВ зазоре датчика находится стальной экран 3. Когда в зазоре нет экрана 3, то на пластинку 1 полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. В случае если же в зазоре находится экран, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластику не действует, в данном случае разность потенциалов на пластинке не возникает. Интегральная микросхема преобразует разность потенциалов, создающуюся на пластинке, в отрицательные импульсы напряжения определенной величины на выходе датчика. Когда экран находится в зазоре датчика, то на его выходе будет напряжение , в случае если же в зазоре датчика экрана нет, то напряжение на выходе датчика близкое к нулю. referatwork.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
В паспорте любого фотореле в обязательном порядке приводятся основные его характеристики. Поэтому для безошибочного выбора стоит обращать на каждый пункт, среди которых важнейшее значение имеют следующие.
В этом случае на корпусе устройства будет иметься три вывода, представленных проводами красного, синего и коричневого цвета. Подключение должно осуществляться следующим образом:
точек зрения.
