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路燈白天滅,晚上自動(dòng)亮,竟然是因?yàn)樾⌒〉墓饷綦娮?/h1>
作者: 時(shí)間:2024-09-10 來(lái)源:李工談元器件 收藏

大家有沒(méi)有想過(guò)為什么白天不亮,天一黑就自動(dòng)亮了呢?這其中涉及到一個(gè)元器件--,今天我就來(lái)講一下其中的原理,先會(huì)簡(jiǎn)單地講一下,最后會(huì)順帶講一下的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測(cè)好壞等內(nèi)容。

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/202409/462820.htm

光敏電阻的定義

光敏電阻本質(zhì)上就是一個(gè)純電阻元件,其制作材料是半導(dǎo)體,沒(méi)有正負(fù)極性之分。既可接到直流電路中使用,也可接于交流電源電路中使用。光敏電阻的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示,最下面是陶瓷基板,兩側(cè)使用兩只金屬電極接成引腳。光敏電阻的外部包裹著一層透明樹脂防潮膜,在起到能透射光線作用的同時(shí),還能起到加固的作用,同時(shí)起到防潮的目的。

光敏電阻原理圖

光敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

光敏電阻的工作原理

光敏電阻器為一種無(wú)結(jié)(PN結(jié))器件,光敏特性主要利用了光導(dǎo)電體導(dǎo)電特性。 當(dāng)光敏電阻在受到光的照射時(shí),如果光子能量大于本征半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子后就足以躍遷到導(dǎo)帶,并產(chǎn)生一個(gè)自由電子和一個(gè)自由空穴,從而使其導(dǎo)電性能增加,電阻值下降。光照停止,自由電子與空穴逐漸復(fù)合,電阻又恢復(fù)原值。光敏電阻的電阻值會(huì)隨著入射光的強(qiáng)弱而發(fā)生改變;

即當(dāng)入射光較強(qiáng)時(shí),光敏電阻的阻值會(huì)明顯減小;當(dāng)入射光變?nèi)鯐r(shí),光敏電阻的電阻會(huì)顯著增大。

光敏電阻結(jié)構(gòu)圖

光敏電阻原理圖

光敏電阻工作原理圖

光敏電阻的應(yīng)用

由于光敏電阻具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、價(jià)格低等特點(diǎn),在自動(dòng)控制、家用電器中得到了廣泛應(yīng)用。光敏電阻主要被應(yīng)用在各種可見光的光控電路及各種需要實(shí)現(xiàn)可見光光控的裝置中。

1、光控開關(guān)電路

光控開關(guān)電路,可以用在一些樓道、等公共場(chǎng)所。通過(guò)光敏電阻器,它會(huì)在天黑時(shí)自動(dòng)開燈,天亮?xí)r自動(dòng)熄滅。

光控開關(guān)電路

電路中,VS1是單向晶閘管,R1是光敏電阻器。

(1)當(dāng)光線亮?xí)r,光敏電阻器R1阻值小,220V交流電壓經(jīng)VD1整流后,成為單向脈沖性直流電壓,該電壓在RP1和R1分壓后很小,加到晶閘管VS1控制極的電壓小,這時(shí)晶閘管VS1不能導(dǎo)通,所以HL燈回路無(wú)電流,燈不亮。

(2)當(dāng)光線暗時(shí),光敏電阻器R1阻值大,RP1和R1分壓后電壓大,加到晶閘管VS1控制極的電壓大,這時(shí)晶閘管VS1進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),所以HL燈回路有電流流過(guò),燈點(diǎn)亮。

(3)調(diào)節(jié)電阻器RP1的阻值,可以改變RP1與R1的分壓輸出電壓大小,從而可以改變晶閘管VS1觸發(fā)電壓大小,這樣可以調(diào)整光線變暗到什么程度時(shí)晶閘管VS1導(dǎo)通,即實(shí)現(xiàn)光線暗時(shí)點(diǎn)亮燈的調(diào)節(jié)。

如果RP1增大,就需要R1更大的阻值(光線更暗)才能使晶閘管VS1點(diǎn)亮,反之,RP1阻值調(diào)小就能在光線不是很暗時(shí)點(diǎn)亮燈。

2、光敏電阻器的控制電路

光敏電阻器的控制電路

電路中,R2是光敏電阻器,K是繼電器,VT2是繼電器驅(qū)動(dòng)管,RP1是靈敏度調(diào)整可變電阻器。

(1)光線亮?xí)r電路

當(dāng)光線亮?xí)r,光敏電阻器R2阻值比較小,這時(shí)RP1、R1、R2構(gòu)成的分壓電路輸出電壓比較小,即加到VT1基極的直流電壓比較低,VT1處于截止?fàn)顟B(tài),VT2也處于截止?fàn)顟B(tài),繼電器K中沒(méi)有電流,繼電器不會(huì)動(dòng)作(開關(guān)斷開)。

(2)光線暗時(shí)電路

當(dāng)光線暗時(shí),光敏電阻器R2阻值增加比較大,這時(shí)RP1、R1、R2構(gòu)成的分壓電路輸出電壓比較大,即加到VT1基極的直流電壓比較高,高到足以使VT1處于導(dǎo)通狀態(tài);VT1發(fā)射極電壓通過(guò)R4加到VT2基極,VT2也處于導(dǎo)通狀態(tài),繼電器K中有電流通過(guò),繼電器動(dòng)作,(開關(guān)閉合)。

(3)改變RP1的阻值可以調(diào)節(jié)靈敏度,即光線暗到何等程度才能使繼電器動(dòng)作。當(dāng)RP1阻值減小時(shí),VT1基極直流電壓升高,也就是光線稍暗些,R2阻值稍增大些,就能使繼電器K動(dòng)作,所以靈敏度提高了,反之,則是靈敏度降低了。

3、燈光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)電路

燈光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)電路

光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)電路,這一電路能根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的亮度。電路中,VS1是晶閘管,N是氖管,HL是日光燈,R3是光敏電阻器。

電路中,晶閘管VS1和二極管VD1~VD4組成全波相控電路,用氖管N作為VS1的觸發(fā)管。

220V交流電壓通過(guò)負(fù)載HL加到VD1~VD4橋式整流電路中,整流后的單向脈沖直流電壓加到晶閘管VS1的陽(yáng)極和陰極之間,VS1的導(dǎo)通與截止受控制極上的電壓控制。整流后的電壓還加到各種電阻和電容上。

直流電壓通過(guò)R1和RP1對(duì)電容C1進(jìn)行充電,C1上充到的電壓通過(guò)氖管N加到晶閘管VS1的控制極上;當(dāng)C1上電壓上升到一定程度時(shí),氖管N啟輝,將電壓加到晶閘管VS1的控制極上,使晶閘管VS1導(dǎo)通,燈HL點(diǎn)亮。

(C1的充電電路除R1、RP1外還有R2、R3、VD5,R2、R3分壓后的電壓使VD5導(dǎo)通,也對(duì)C1進(jìn)行充電,所以R3的阻值大小就能決定C1上充電電壓大小,也就能決定交流電一個(gè)周期內(nèi)VS1平均導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短,從而可以自動(dòng)控制燈的亮度。)

(1)當(dāng)外界亮度高時(shí),光敏電阻器R3阻值小,C1的充電電壓低,晶閘管VS1平均導(dǎo)通時(shí)間短,HL燈光就暗。

(2)當(dāng)外界亮度低時(shí),光敏電阻器R3阻值大,C1的充電電壓高,晶閘管VS1平均導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng),HL燈光就亮。

(3)由于R3的阻值是隨外界光線強(qiáng)弱自動(dòng)變化的,所以燈HL的亮度也是受外界光線強(qiáng)弱自動(dòng)控制的。

(4)調(diào)節(jié)可變電阻器RP1的阻值可以改變對(duì)電容C1的充電時(shí)間常數(shù),即改變VS1的導(dǎo)通角,調(diào)節(jié)HL燈光的亮度。

4、照相機(jī)電子測(cè)光電路

照相機(jī)電子測(cè)光電路

在電路中,光敏電阻器作為電子測(cè)光元件。R1是光敏電阻,R2是熱敏電阻,VD1和VD2是發(fā)光二極管。

從電路中可以看出,VT1是VD1的驅(qū)動(dòng)管,VT2是VD2的驅(qū)動(dòng)管,VT1和VT2兩端的電路對(duì)稱,但是基極偏置有所不同。VT2基極由固定電阻R6、R7構(gòu)成分壓式偏置電路,而VT1基極則由R1、RP1和R2構(gòu)成分壓偏置電路。

當(dāng)電路達(dá)到平衡時(shí),即兩只發(fā)光二極管發(fā)光均勻,表示適曝,這就要求兩只發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)管基極電流相同。如果只有其中一只亮而另一只不亮,則表示欠曝或過(guò)曝,這時(shí)要進(jìn)行移動(dòng)密度板的調(diào)整。

光線從孔板照射在光敏電阻器上,移動(dòng)密度板時(shí)可以改變光線照射到光敏電阻器R1上的強(qiáng)弱,從而可以改變R1的阻值大小,改變R1、RP1和R2分壓電路輸出電壓,即改變了加到VT1基極的直流電壓,進(jìn)而改變了發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強(qiáng)弱,達(dá)到正確曝光的目的。

電路中的熱敏電阻R2(1K)起溫度補(bǔ)償作用,以補(bǔ)償光敏電阻器R1的溫度變化而引起的誤差。

之后順帶介紹一下光敏電阻的分類、選型參數(shù)、讀數(shù)方法、檢測(cè)好壞的方法。

光敏電阻的分類

根據(jù)光敏電阻的光譜特性,可分為三種光敏電阻器:

紫外光敏電阻:對(duì)紫外線較靈敏,包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等,用于探測(cè)紫外線。

紅外光敏電阻:主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器,廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜,紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

可見光敏電阻:包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng),如光電自動(dòng)開關(guān)門戶,航標(biāo)燈、和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅,自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置,機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”,極薄零件的厚度檢測(cè)器,照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置,光電計(jì)數(shù)器,煙霧報(bào)警器,光電跟蹤系統(tǒng)等方面。


光敏電阻選型參數(shù)

1、光電流、亮電阻

光敏電阻器在一定的外加電壓下,當(dāng)有光照射時(shí),流過(guò)的電流稱為光電流,外加電壓與光電流之比稱為亮電阻,常用“100LX”表示。

2、暗電流、暗電阻

光敏電阻在一定的外加電壓下,當(dāng)沒(méi)有光照射的時(shí)候,流過(guò)的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻,常用“0LX”表示(用照度計(jì)測(cè)量光的強(qiáng)弱,其單位為拉克斯lx)。

3、靈敏度

靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值(暗電阻)與受光照射時(shí)的電阻值(亮電阻)的相對(duì)變化值。

4、光譜響應(yīng)

光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度,是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫成曲線,就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。

5、光照特性

光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出,隨著光照強(qiáng)度的增加,光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度,則電阻值變化減小,然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下,該特性為非線性。

6、最大工作電壓

最大工作電壓限制了加在光敏電阻兩端的電壓。

7、最大功耗

最大功耗表示光敏電阻所能耗散的最大功率。

8、回應(yīng)時(shí)間

光敏電阻的阻值在不同光照強(qiáng)度下的阻值變化需要反應(yīng)時(shí)間,通常都在30mS左右,所以光敏電阻不適合高速變化的光信號(hào)。

光敏電阻的優(yōu)缺點(diǎn)

光敏電阻有很多優(yōu)點(diǎn):

1、其光譜響應(yīng)范圍相當(dāng)寬;

2、工作電流大,可達(dá)數(shù)毫安;

3、所測(cè)光強(qiáng)范圍寬,既可測(cè)強(qiáng)光,也可測(cè)弱光;

4、體積小、質(zhì)量輕,靈敏度高,光導(dǎo)電增益大于1;

5、偏置電壓低,無(wú)極性之分,使用方便。

缺點(diǎn):

1、在強(qiáng)光照射下光電轉(zhuǎn)換線性較差;

2、光電馳豫過(guò)程較長(zhǎng),馳豫過(guò)程即光照后,半導(dǎo)體的光電導(dǎo)隨光照時(shí)間逐漸上升,經(jīng)一段時(shí)間到達(dá)定態(tài)值.光照停止后,光電導(dǎo)逐漸下降;

3、頻率響應(yīng)(器件檢測(cè)變化很快的光信號(hào)的能力)很低,受溫度影響較大,響應(yīng)速度不快,在ms到s之間,延遲時(shí)間受入射光的光照度影響。

光敏電阻器標(biāo)識(shí)的識(shí)別

光敏電阻器的參數(shù)是由字母和數(shù)字構(gòu)成的,可根據(jù)型號(hào)中各字母或數(shù)字的意義識(shí)讀光敏電阻器的參數(shù)信息。下圖為光敏電阻器標(biāo)識(shí)的識(shí)讀方法。

光敏電阻器的電路符號(hào):

MG:表示光敏電阻

0:特殊光敏電阻

1、2、3:紫外光,紫外線:用于紫外線探測(cè)儀器。

4、5、6:可見光,可見光:各種光電自動(dòng)控制系統(tǒng),電子照相機(jī)和光報(bào)警器。

7、8、9:紅外光,紅外線:用于天文、軍事領(lǐng)域有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

光敏電阻標(biāo)識(shí)識(shí)別

光敏電阻器標(biāo)識(shí)圖

光敏電阻器怎么測(cè)好壞?

光敏電阻器的阻值會(huì)隨外界光照強(qiáng)度的變化而變化。檢測(cè)光敏電阻器時(shí),可通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量待測(cè)光敏電阻器在不同光線下的阻值判斷光敏電阻器是否損壞。下圖為分別在不同光線強(qiáng)度下檢測(cè)光敏電阻器的阻值,根據(jù)檢測(cè)結(jié)果的變化情況判斷光敏電阻器的好壞。

萬(wàn)用表測(cè)光敏電阻

光敏電阻器一般沒(méi)有任何標(biāo)識(shí),實(shí)際檢測(cè)時(shí),可根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用中所在電路的圖紙資料了解標(biāo)稱阻值,如下圖所示,或直接根據(jù)光照變化時(shí)阻值的變化情況判斷性能好壞。在正常情況下,光敏電阻器應(yīng)有一個(gè)固定阻值,所在環(huán)境光線變化時(shí),阻值隨之變化,否則多為光敏電阻器異常。

光敏電阻測(cè)試電路




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