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1、工作任务二光电传感器及应用,之三 光敏三极管传感器,光电效应一般分为外光电效应、光电导效应和光生伏特效应。外光电效应是指物体在光照射下，物体中的电子从物体表面逸出的现象，也成为光电发射效应。如光电管、光电倍增管等。光电导效应是指物体在光照射下，物体的电阻率等发生改变的现象，也成为光电导效应。如光敏电阻和光导管。光生伏特效应是指物体在光照射下产生一定方向电动势的现象，如光电池、光电晶体管等。,概述,任务描述 光电传感器电路是由光电器件、转换电路和控制电路组成的，如下图所示。,任务条件 由于光电传感器已经把光能转换为电能信息，所以除了光电传感器，驱动电路是必需的电路。光电传感器输出的信号一般比较弱
2、小，为了驱动执行机构，必须要有把信号进行必要的放大，才能使执行机构运行。执行机构是终端，它可以采用不同的执行方式模式，一般是光、电、声、机械模式。由于光电传感器种类很多，在应用时要视电路的功能选择光电传感器，这样才能适当地应用光电传感器。,光敏三极管传感器也称为光电三极管。光敏三极管传感器是具有放大能力的光-电转 换三极管。其作用是将接收到的光信号转换为电信号并加以放大输出，通常用在自动光 控制电路中。,之三 光敏三极管传感器,一、应用案例,由光敏三极管（红外接收三极管）组成的一个红外光接收电路，可以用来遥控输出四种功能电路。电路图如下图。,1.光敏三极管在遥控电路中的应用,光敏三极管组成的光
3、控接收电路线路板如下图。,安装电路注意事项（1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，可适当调整电路元器件的参数；接收和发射部分的S5、S6编码开关的编码必须要一致，否则不能工作。IC4 LM324 可以用其它运放代替。特别要注意调整两块集成块的振荡频率的配对，两块集成块的振荡频率可由电阻R26、R27的调整决定，否则无法接收。,安装电路注意事项（3）特别检查红外发射二极管VD5和光敏（红外接收）三极管VT10传感器的质量，它们最 好选择的是配对管，这是电路工作和功能实现的 关键；（4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）
4、要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。,电路组成和功能作用,由IC12262、编码开关S6、微动按钮S14，二极管VD14等组成控制电路，由VT3、VT4和红外发光二极管VD5等组成了红外发射电路。由光敏三极管VT10、三极管VT5及外围元件组成了红外接收电路，IC12272和编码开关S5组成信号处理电路，由IC3555及外围元件组成了振荡电路，IC4LM324及外围元件组成了振荡电路及波形变换电路，由三极管VT7、蜂呜器HA组成了音频提示电路，由三极管VT8、直流电机M组成了电机
5、控制电路，由三极管VT9和继电器JDZ组成了电源控制电路。,按下S1键，蜂鸣器HA发声。按下S2键，电机M旋转；若再按下S3键，电机M停止旋转。按下S3键，uo1输出三角波。按下S4键，uo2输出方波。,电路工作过程,按下功能键S14微动按钮，电源VCC给IC2供，使IC2工作，“15，16”脚内振荡电路起振。另外IC2的“1013”脚由低电平变为高电平，IC2输入功能信号，IC2内部对功能信号和A0A5地址码编码信号受内部振荡器提供的高频信号调制，高频信号达315MHz，调制信号由IC2的“17”脚输出，此时“17”脚为高电平。三极管VT34导通，电流为调制信号电流，VD5红外二极管把信号变
6、为红外光发射出去。,由红外光敏三极管VT10接收到VD5发射的红外信号后，由VT5放大，信号送到IC1PT2272的“14”脚输入，PT2272内部把送来的信号，完成解调后解码，完成数据与地址码的解码任务把信号交给译码器。译码后的地址码编码信号与IC12272的A0A5地址码编码信号进行核对，如果是一致，把解调后的功能信号从IC1的“1013”脚之一脚输出高电平，以驱动功能电路工作。IC1PT2272和IC2PT2262除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，一般要求IC1 PT2272振荡频率要高于IC2 PT2262振荡频率的2.58倍，否则接收距离会变近甚至无法接收。,一、应用案例
7、,光电开关传感器在复印机印纸计数器的应用电路，这里的光电开关传感器实际上是红外发射二极管传感器与红外接收三极管传感器的组合应用。复印机可以对复印纸张数进行设定并在复印中自动进行计数，完成了定额复印后，电路提醒并自动恢复到原来设定的数目。电路图如下图。,2.光电开关传感器在复印机印纸计数器的应用,光电开关传感器在复印机印纸计数器电路线路板如下图。,安装电路注意事项（1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，在装配与调试过程中，可适当调整电路元器件的参数；（3）特别检查光电开关传感器GK152的质量，它们最好选择的是配对管，这是
8、电路工作和功能实现的关键；,安装电路注意事项（4）焊接装配时，要注意元器件要放在带丝印符号之面上，不能装在带丝印符号的背面，否则电路不可能工作；要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。,电路组成和功能作用,电路由IC5AT89C2051及外围元器件组成了单片机电路，IC4SUMG4及VT28550、VT48550等元器件组成了显示电路，由S1、S2、S3微动按钮等元器件键控电路，由T1、T2GK152光电开关传感器和VD34148等元器件组成了检
9、测电路，由VT18050、蜂呜器BELL等元器件组成报警电路，由IC1LM7809、IC2LM7805、IC3CD4013、VT38050、继电器JDQ等元器件组成了电源电路。其中：“Start/Stop”键为启动/停止键“Plus”键为递增键“Min”键为递减键“Save”键为储存键,电路工作过程,接上+12V电源，电源指示灯VD0蓝灯亮，IC4数码管不亮。当按下“Start/Stop”键后，IC4数码显示管点亮，并显示为“00”，此时，电路处于待机状态。印刷时，纸张通过光电传感器T1、T2之间缝隙遮挡红外光线，产生的信号经整形后送到微处理器IC5，IC5内部作递增记录处理，数码管IC4显示
10、的数字也作递增累加计数显示。当设定要印刷一定数量的纸张时，可根据要求印刷纸张数按“Plus”键或“Min”键进行设定操作，每按一下“Plus”键作递增一张纸的设定记录，数码管IC4显示数字递增；每按一下“Min”键作递减一张纸的设定记录，数码管IC4数字作递减显示。,开始印刷纸张时，每一纸张通过光电传感器T1、T2之间缝隙时遮挡红外光线，产生的信号作输入信号，微处理器IC5作递减数据处理，使数码管IC4显示的数字也作递减显示，直到显示“00”为止，此时便停止印刷，电路发出5秒的提示音，之后数码管IC4显示的数字回到按“Save”键时保存的数据，以后可重复上述的印刷功能。当按下“Save”键后，
11、再按“Plus”或“Min”键，两键已经不能起作用。如要重新设定印刷的数量，必须按两下“Start/Stop”键后再重复第2点的操作。当再次按“Start/Stop”键后，电源停止供电，数码显示管熄灭，电路停止工作。,二、知识链接,光敏三极管主要是由特殊的基区受到光线照射时，产生集电极电流，就直接将光能转换成电能。光敏三极管的实物图和电路符号如下图。,a）光敏三极管实物图b）电路符号 光敏三极管实物图和电路符号,光敏三极管结构与原理 光敏三极管的通常只引出集电极和发射极两引脚，外壳采用透明树脂封装，所以管壳内的电极清晰可见：内部电极较大的一个是集电极，而较窄且小的一个是发射极。它们的结构外形如
12、图所示。光敏三极管可分为二类：PNP型和NPN型。,a）结构b）外形 光敏三极管的结构,光敏三极管的原理、输出特性 光敏三极管是一种光-电转换器件，其基本原理是：在无光照射时，处于截止状态。当光信号照射其基区时，半导体受光激发产生很多截流子，形成光照电流，相当于从基极输入电流，集电极流过的电流就是光照电流的倍。光敏三极管比光敏二极管的灵敏度高得多，但暗电流较大，响应速度慢。,光敏三极管基本参数 光敏三极管特性与光敏二极管相同。主要参数也有：反向击穿电压、最高工作电压、暗电流、光电流最大耗散功率和峰值波长等。但同一型号的光敏三极管，由于生产厂家不同，其光谱特性和峰值波长都有差异。,光敏三极管检测 若用指针式指针式万用表R1k档检测光敏三极管时，则黑表笔接集电极，红表笔接发射极，无光照时指针应该接近，随着光照的增强，电阻会逐渐变小，光线较强时，其阻值降至10k以下。将两表笔对调，无论有无光照，指针均接近。这不但可检查光敏三极管的质量，也可用作区分光敏三极管的集电极和基极。,三、评价,1.光敏三极管传感器有什么特点和作用？2.如何判别光敏三极管传感器的质量？3.你已经做过光敏三极管传感器相关电路的产品吗？功能效果如何？试简述一下电路的工作过程和传感器性能和在电路中的作用。,
