Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Фотодатчики и их применение

Фотодатчики и их применение

Фотодатчики и их применениеВ различных электронных устройствах, устройствах домашней и промышленной автоматики, различных радиолюбительских конструкциях фотодатчики используются очень широко. Кто хоть раз разбирал старую компьютерную мышь, как ее называли «комовскую», еще с шариком внутри, наверняка видел колесики с прорезями, крутящиеся в щели фотодатчиков.

Подобные фотодатчики называются фотопрерывателями – прерывают поток света. С одной стороны такого датчика находится источник – светодиод, как правило, инфракрасный (ИК), с другой фототранзистор (если быть точнее, то два фототранзистора, в некоторых моделях фотодиода, чтобы определить еще и направление вращения). При вращении колесика с прорезями на выходе фотодатчика получаются электрические импульсы, что является информацией об угловом положении этого самого колесика. Такие устройства называются энкодерами. Причем энкодер может быть просто контактным, вспомните колесико у современной мышки!

Фотопрерыватели используются не только в «мышках» а и в других устройствах, например, датчиках частоты вращения какого-либо механизма. В этом случае применяется одинарный фотодатчик, ведь направление вращения определять не требуется.

Если из каких-то соображений, чаще всего для ремонта, залезть в другие устройства электронной техники, то фотодатчики можно обнаружить в принтерах, сканерах и копирах, в приводах CD дисководов, в DVD плеерах, кассетных видеомагнитофонах, видеокамерах и в другой аппаратуре.

Так какие же бывают фотодатчики, и что они из себя представляют? Просто посмотрим, не вникая в физику полупроводников, не разбираясь в формулах и не произнося непонятных слов (рекомбинация, рассасывание неосновных носителей), что называется «на пальцах», как эти фотодатчики работают.

Фотодатчики и их применение

Рисунок 1. Фотопрерыватель

Фоторезистор

С ним все понятно. Как обычный постоянный резистор имеет омическое сопротивление, направление подключения в схеме роли не играет. Только в отличие от постоянного резистора меняет сопротивление под воздействием света: при освещенности оно уменьшается в несколько раз. Количество этих «раз» зависит от модели фоторезистора, в первую очередь от его темнового сопротивления.

Конструктивно фоторезисторы представляют собой металлический корпус со стеклянным окошком, сквозь которое видна сероватого цвета пластинка с зигзагообразной дорожкой. Более поздние модели выполнялись в пластмассовом корпусе с прозрачным верхом.

Быстродействие фоторезисторов невелико, поэтому работать они могут лишь на очень низких частотах. Поэтому в новых разработках они почти не применяются. Но случается, что в процессе ремонта старой техники с ними встретиться придется.

Чтобы проверить исправность фоторезистора достаточно проверить его сопротивление с помощью мультиметра. При отсутствии освещения сопротивление должно быть большим, к примеру, у фоторезистора СФ3-1 темновое сопротивление по справочным данным 30МОм. Если его осветить, то сопротивление упадет до нескольких КОм. Внешний вид фоторезистора показан на рисунке 2.

Фоторезистор СФ3-1

Рисунок 2. Фоторезистор СФ3-1

Фотодиоды

Очень похожи на обычный выпрямительный диод, если бы не свойство реагировать на свет. Если его «прозванивать» тестером, лучше несовременным стрелочным, то при отсутствии освещения результаты будут те же, как в случае измерения обычного диода: в прямом направлении прибор покажет маленькое сопротивление, а в обратном стрелка прибора почти не сдвинется с места.

Говорят, что диод включен в обратном направлении (этот момент следует запомнить), поэтому ток через него не идет. Но, если в таком включении фотодиод засветить лампочкой, то стрелка резко устремится к нулевой отметке. Такой режим работы фотодиода называется фотодиодным.

Еще у фотодиода есть фотогальванический режим работы: при попадании на него света он, как солнечная батарея, вырабатывает слабенькое напряжение, которое, если усилить, можно использовать в качестве полезного сигнала. Но, чаще фотодиод используется в фотодиодном режиме.

Фотодиоды старой конструкции по внешнему виду представляют металлический цилиндрик с двумя выводами. С другой стороны находится стеклянная линза. Современные фотодиоды имеют корпус просто из прозрачной пластмассы, в точности такой же как и светодиоды.

Фотодиоды

Рис. 2. Фотодиоды

Фототранзисторы

По внешнему виду бывают просто неотличимы от светодиодов, тот же корпус из прозрачной пластмассы или цилиндрик со стекляшкой в торце, а из него два вывода — коллектор и эмиттер. Базовый вывод фототранзистору вроде как не нужен, ведь входным сигналом для него является световой поток.

Хотя, некоторые фототранзисторы вывод базы все же имеют, что позволяет кроме света управлять транзистором еще и электрическим способом. Такое можно встретить у некоторых транзисторных оптронов, например АОТ128 и импортных 4N35, — по сути функциональных аналогов. Между базой и эмиттером фототранзистора включают резистор, чтоб несколько прикрыть фототранзистор, как показано на рисунке 4.

Фототранзистор

Рисунок 3. Фототранзистор

У нашего оптрона обычно «вешают» 10 — 100КОм, а вот у импортного «аналога» около 1МОм. Если поставить даже 100КОм, то он работать не будет, транзистор просто наглухо закрыт.

Как проверить фототранзистор

Фототранзистор достаточно просто проверить тестером, даже если у него нет вывода базы. При подключении омметра в любой полярности сопротивление участка коллектор – эмиттер достаточно большое, поскольку транзистор закрыт. Когда на линзу попадет свет достаточной интенсивности и спектра, то омметр покажет маленькое сопротивление – транзистор открылся, если, конечно, удалось угадать полярность подключения тестера. По сути дела такое поведение напоминает обычный транзистор, только тот открывается электрическим сигналом, а этот световым потоком. Кроме интенсивности светового потока немалую роль играет его спектральный состав. Про особенности проверки транзисторов смотрите здесь.

Спектр света

Обычно фотодатчики настроены на определенную длину волны светового излучения. Если это излучение инфракрасного диапазона, то такой датчик плохо реагирует на синий и зеленый светодиоды, достаточно хорошо на красный, лампу накаливания и само собой на инфракрасный. Также нехорошо воспринимает свет от люминесцентных ламп. Поэтому причиной плохой работы фотодатчика может быть просто неподходящий спектр источника света.

Выше было написано, как прозвонить фотодиод и фототранзистор. Тут следует обратить внимание на такую вроде бы мелочь, как тип измерительного прибора. У современного цифрового мультиметра в режиме прозвонки полупроводников плюс находится там же, где и при измерении постоянного напряжения, т.е. на красном проводе.

Результатом измерения будет падение напряжения в милливольтах на p-n переходе в прямом направлении. Как правило, это цифры в пределах 500 — 600, что зависит не только от типа полупроводникового прибора, но еще и от температуры. При увеличении температуры эта цифра уменьшается на 2 на каждый градус Цельсия, что обусловлено температурным коэффициентом сопротивления ТКС.

При пользовании стрелочным тестером надо помнить, что в режиме измерения сопротивлений плюсовой вывод находится на «минусе» в режиме измерения напряжений. При таких проверках освещать фотодатчики лучше лампой накаливания с близкого расстояния.

Сопряжение фотодатчика с микроконтроллером

В последнее время многие радиолюбители увлеклись конструированием роботов. Чаще всего это что-то такое на вид примитивное, вроде коробки с батарейками на колесиках, но жутко умное: все слышит, видит, препятствия объезжает. Вот видит он все как раз за счет фототранзистров или фотодиодов, а может даже и фоторезисторов.

Тут все происходит очень просто. Если это фоторезистор, достаточно подключить его, как указано на схеме, а в случае с фототранзистором или фотодиодом, чтобы не перепутать полярность предварительно «прозвонить» их, как было рассказано выше. Особенно полезно эту операцию проделать, если детали не новые, убедиться в их пригодности. Подключение разных фотодатчиков к микроконтроллеру показано на рисунке 4.

Схемы подключения фотодатчиков к микроконтроллеру

Рисунок 4. Схемы подключения фотодатчиков к микроконтроллеру

Измерение освещенности

Фотодиоды и фототранзисторы имеют малую чувствительность, высокую нелинейность и весьма узкий спектр. Основное применение этих фотоприборов – работа в ключевом режиме: включено – выключено. Поэтому создание измерителей освещенности на них достаточно проблематично, хотя раньше во всех аналоговых измерителях освещенности применялись именно эти фотодатчики.

Но к счастью нанотехнология на месте не стоит, а идет вперед семимильными шагами. Для измерения освещенности «там у них» создали специализированную микросхему TSL230R, представляющую собой программируемый преобразователь освещенность – частота.

Внешне устройство представляет собой микросхему в корпусе DIP8 из прозрачной пластмассы. Все сигналы входные и выходные по уровню совместимы с TTL — CMOS логикой, что позволяет легко сопрягать преобразователь с любым микроконтроллером.

С помощью внешних сигналов можно изменять чувствительность фотодиода и шкалу выходного сигнала соответственно 1, 10, 100 и 2, 10, и 100 раз. Зависимость частоты выходного сигнала от освещенности линейная, в пределах от долей герца до 1МГц. Настройки шкалы и чувствительности выполняются подачей логических уровней всего на 4 входа.

Микросхема может вводиться в режим микро потребления (5мкА) для чего есть отдельный вывод, хотя и в рабочем режиме не особенно прожорлива. При напряжении питания 2,7…5,5В потребляемый ток не более 2мА. Для работы микросхемы не требуется никакой внешней обвязки, разве что блокировочный конденсатор по питанию.

По сути, достаточно подключить к микросхеме частотомер и получать показания освещенности, ну, видимо, в каких-то УЕ. В случае же применения микроконтроллера ориентируясь на частоту выходного сигнала можно управлять освещенностью в помещении, или просто по принципу «включить – выключить».

TSL230R не единственный измеритель освещенности. Еще более совершенными являются датчики фирмы Maxim MAX44007-MAX44009. Габариты их меньше, чем у TSL230R, энергопотребление таково, как у других датчиков в спящем режиме. Основное назначение таких датчиков освещенности – применение в приборах с батарейным питанием.

Фотодатчики управляют освещением

Одной из задач, выполняемых при помощи фотодатчиков, является управление освещением. Такие схемы называются фотореле, чаще всего это простое включение освещения в темное время суток. С этой целью радиолюбителями было разработано немало схем, некоторые из которых мы рассмотрим в следующей статье.

Фоторезистор и Arduino

Фоторезисторы дают вам возможность определять интенсивность освещения.

Они маленькие, недорогие, требуют мало энергии, легки в использовании, практически не подвержены износу.

Именно из-за этого они часто используются в игрушках, гаджетах и приспособлениях. Конечно же, DIY-проекты на базе Arduino не могли обойти своим вниманием эти замечательные датчики.

Фоторезисторы по своей сути являются резисторами, которые изменяют свое сопротивление (измеряется в Ом) в зависимости от того, какое количество света попадает на их чувствительные элементы. Как уже говорилось выше, они очень дешевые, имеют различные размеры и технические характеристики, но в большинстве своем не очень точные. Каждый фоторезистор ведет себя несколько иначе по сравнению с другим, даже если они из одной партии от производителя. Различия в показаниях могут достигать 50% и даже больше! Так что рассчитывать на прецизионные измерения не стоит. В основном их используют для определения общего уровня освещенности в конкретных, «локальных», а не «абсолютных» условиях.

Фоторезистор

Фоторезисторы являются отличным выбором для решения задач вроде «вокруг темно или светло», «есть ли что-то перед датчиком (что ограничивает поступление света)», «какой из участков имеет максимальный уровень освещенности».

Конструктивная схема фоторезистора

Среднестатистические технические характеристики фоторезисторов

Приведенные ниже технические характеристики относятся к фоторезисторам из магазина Adafruit. Эти фоторезисторы обладают характеристиками, схожими с PDV-P8001. Практически все фоторезисторы имеют различные технические характеристики, хотя работают они очень схоже. Если продавец дает вам ссылку на даташит вашего фоторезистора, ознакомьтесь именно с ними, а не с тем, что изложено ниже.

  • Размер: круглый, 5 мм (0.2″) в диаметре (другие фоторезисторы могут достигать до 12 мм / 0.4″ в диаметре!).
  • Цена: около $1.00 в магазине Adafruit.
  • Диапазон сопротивления: от 200 кОм (темно) до 10 кОм (светло).
  • Диапазон чувствительности: чувствительные элементы фиксируют длины волн в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 600 нм (оранжевый).
  • Питание: любой с напряжением до 100 В, используют силу тока в среднем около 1 мА (зависит от напряжения питания).

Проблемы при использовании нескольких сенсоров

Если при добавлении дополнительных сенсоров оказывается, что температура inconsistant, это значит, что сенсоры перекрывают друг друга при считывании информации с различных аналоговых пинов. Исправить это можно, добавив два считывания с задержками и отображением первого.

Измерение уровня освещенности

Как мы уже говорили, сопротивление фоторезистора изменяется в зависимости от уровня освещения. Когда темно, сопротивление резистора увеличивается до 10 МОм. С увеличением уровня освещенности сопротивление падает. Приведенный ниже график отображает приблизительное сопротивление сенсора при разных условиях освещения. Не забывайте, что характеристика каждого отдельного фоторезистора будет несколько отличаться, эти характеристики отображают только общую тенденцию.

Сопротивление в зависимости от уровня освещенности

Обратите внимание, что характеристика нелинейная, а имеет логарифмический характер.

Фоторезисторы не воспринимают весь диапазон световых волн. В большинстве исполнений они чувствительны к световым волнам в диапазоне между 700 нм (красный) и 500 нм (зеленый).

Чувствительность среднестатистического фоторезистора

То есть индикация диапазона световых волн, который соответствует голубому, не будет таким же эффективным как индикация зеленого/желтого диапазона!

Что такое единица измерения «люкс»?

В большинстве даташитов используется люкс (лк) для обозначения сопротивления при определенном уровне освещенности. Но что это такое — лк? Это не метод, который мы используем для описания яркости, так что он привязан непосредственно к датчику. Ниже приведена таблица соответствий, которая была взята с Wikipedia.

Люкс на примере

Проверка фоторезистора

Самый простой метод проверки вашего фоторезистора — подключить мультиметр в режиме измерения сопротивления к двум контактам сенсора и отследить изменение сопротивления на выходе, когда вы накрываете сенсор своей ладонью, выключаете свет в помещении и т.п. Так как сопротивление изменяется в больших диапазонах, автоматический режим отрабатывает хорошо. Если у вас нет автоматического режима или он некорректно отрабатывает, попробуйте диапазон 1 МОм и 1 кОм.

Проверка фоторезистора с помощью мультиметра Проверка фоторезистора с помощью мультиметра 2

Подключение фоторезистора

Так как фоторезисторы по сути являются сопротивлением, они не имеют полярности. Это значит, что вы можете их подключать их ноги ‘как угодно’ а они будут работать!

Фоторезистор на макетке

Фоторезисторы реально неприхотливы. В можете их припаять, установить их на монтажную плату (breadboard), использовать клипсы для подключения. Единственное, чего стоит делать — слишком часто изгибать ‘ноги’, так как они запросто могут отломаться.

Фоторезистор с распаянными контактами

Использование фоторезисторов

Метод считывания аналогового напряжения

Самый простой вариант использования: подключить одну ногу к источнику питания, вторую — к земле через понижающий резистор. После этого точка между резистором с постоянным номиналом и переменным резистором — фоторезистором — подключается к аналоговому входу микроконтроллера. На рисунке ниже показана схема подключения к Arduino.

Электросхема подключения фоторезистора Подключение фоторезистора на макетке

В этом примере подключается источник питания 5 В, но не забывайте, что вы с таким же успехом можете использовать питание 3.3 В. В этом случае аналоговые значения напряжения будут в диапазоне от 0 до 5 В, то есть приблизительно равны напряжению питания.

Это работает следующим образом: при понижении сопротивления фоторезистора суммарное сопротивление фоторезистора и понижающего резистора уменьшается от 600 кОм до 10 кОм. Это значит, что ток, проходящий через оба резистора, увеличивается, что приводит к повышению напряжения на резистора с постоянным сопротивлением 10 кОм. Вот и все!

Люкс на фоторезисторе к сопротивлению, напряжению

В этой таблице приведены приблизительные значения аналогового напряжения на основании уровня освещенности/сопротивления при подключении напряжения питания 5 В и 10 кОм понижающего резистора.

Если вы хотите использовать сенсор на ярко освещенной территории и использовать резистор 10 кОм, он быстро ‘сдуется’. То есть он практически моментально достигнет допустимого уровня напряжения 5 В и не сможет различать более интенсивное освещение. В этом случае вам стоит заменить резистор на 10 кОм на резистор 1кОм. При такой схеме резистор не сможет определять уровень темноты, но лучше определи оттенки высокого уровня освещенности. В общем, вам стоит с этим поиграться в зависимости от ваших условий!

Кроме того, вы также сможете использовать формулу «Axel Benz» для базовых измерений минимального и максимального значения сопротивления с помощью мультиметра и дальнейшего нахождения значения сопротивления резистора с помощью: Понижающий резистор = квадратный корень(Rmin * Rmax), что в результате даст вам гораздо лучший результат в виде:

Люкс по формуле Axel Benz на фоторезисторе к сопротивлению, напряжению

В таблице выше приведены приблизительные значения аналогового напряжения при использовании сенсора с питанием от 5 В и понижающим резистором 1 кОм.

Не забывайте, что наш метод не дает нам линейную зависимость напряжения от освещенности! Кроме того, каждый датчик отличается по своим характеристикам. С увеличением уровня освещенности аналоговое напряжение будет расти, а сопротивление падать:

Vo = Vcc ( R / (R + Photocell) )

То есть напряжение обратно пропорционально сопротивлению фоторезистора, которое, в свою очередь, обратно пропорционально уровню освещения.

Простой пример использования фоторезистора

В этом скетче берутся считываемые аналоговые значения для определения яркости светодиода. Чем темнее будет, тем ярче будет светить светодиод! Не забудьте, что светодиод должен быть подключен к ШИМ контакту для работы данного примера. В данном случае используется контакт 11.

Пример подключения фоторезистора к Arduino Электросхема подключения фоторезистора к Arduino

Этот пример предполагает, что вы знакомы с основами программирования Arduino.

/* простой проверочный скетч для фоторезистора.

Подключите одну ногу фоторезистора к 5 В, вторую к аналоговому пину Analog 0.

После этого подключите резистор на 10 кОм между Analog 0 и землей.

Через резистор подключите светодиод между 11 пином и землей. */

int photocellPin = 0; // сенсор и понижающий резистор 10 кОм подключены к a0

int photocellReading; // считываем аналоговые значения с делителя сенсора

int LEDpin = 11; // подключаем красный светодиод к пину 11 (ШИМ пин)

// информацию для дебагинга мы будем отправлять на серийный монитор

Serial.print(«Analog reading /pictures/52-13.jpg» alt=»Считывание данных с фоторезистора на Arduino» />

Можете попробовать другие резисторы в зависимости от уровня освещенности, который вы хотите измерять!

Простой код для аналоговых измерений уровня освещенности

В скетче не проводится никаких расчетов, исключительно отображение значений, которые интерпретируются как уровень освещения. Для многих проектов этого вполне достаточно.

Подключение фоторезистора к Arduino на мекетке Электросхема подключения фоторезистора к Arduino 2

/* Простой проверочный скетч для фоторерезистора.

Подключите одну ногу фоторезистора к 5 В, вторую к пину Analog 0.

После этого подключите контакт резистора на 10 кОм к земле, а второй к аналоговому пину Analog 0 */

int photocellPin = 0; // сенсор и понижающий резистор на 10 кОм подключены к a0

int photocellReading; // данные считываемые с аналогового пина

// Передаем информацию для дебагинга на серийный монитор

Serial.print(«Analog reading — Dark»);

Видео проектов на Arduino с использованием фоторезисторов

Изменение частоты вращения двигателя с использованием фоторезистора:

Робот отслеживает траекторию для перемещения с использованием фоторезистора:

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Фототранзистор своими руками: ltr 4206e, фт 1к, arduino

Фоточувствительные приборы используются в разных отраслях электроники и радиотехники. Все больше сейчас применяется фототранзистор, у которого более простой принцип работы, нежели у фотодиодов.

Что это такое и где применяется

Фототранзистор – это полупроводниковый прибор оптоволоконного типа, который используется для управления электрическим током при помощи определенного оптического излучения. Эти устройства разработаны на базе обычного транзистора. Их современными аналогами являются фотодиоды, но фототранзисторы лучше подходят для многих современных радио и электронных приборов. По принципу действия, они напоминают также фоторезисторы.

фототранзистор

Фото — фототранзистор

В отличие от фотодиодов, у этих полупроводников более высокая чувствительность.

Где используется фототранзистор:

  1. Охранные системы (в основном, используются ИК-фототранзисторы);
  2. Кодеры;
  3. Компьютерные логические системы управления;
  4. Фотореле;
  5. Автоматическое управление освещения (здесь также используется инфракрасный фото-полупроводник);
  6. Датчики уровня и системы подсчета данных.

Нужно отметить, что из-за диапазона Вольт гораздо чаще в подобных системах используются фотодиоды, но фототранзисторы имеют несколько существенных преимуществ:

  1. Могут производить больший ток, чем фотодиоды;
  2. Эти радиодетали сравнительно очень дешевые;
  3. Могут обеспечить мгновенный высокий ток на выходе;
  4. Главным достоинством приборов является то, что они могут обеспечить высокое напряжение, чего, к примеру, не сделают фоторезисторы.

При этом данный аналог светодиода имеет существенные недостатки, что делает фототранзистор довольно узкоспециализированной деталью:

  1. Многие полупроводниковые устройства выполнены из силикона, они не способны обрабатывать напряжение свыше 1000 вольт.
  2. Данные радиодетали очень чувствительны к перепадам напряжения в локальной электрической сети. Если диод не перегорит от скачка напряжения, то транзистор, скорее всего, не выдержит испытания;
  3. Фототранзистор не подходит для использования в лампах из-за того, что не позволяет быстро двигаться направленным заряженным частицам.

Принцип работы

Фототранзистор работает так же, как и транзистор, где ток направляется к коллектору, ключевым отличием является то, что в данном приборе, электроток контролируется только двумя активными контактами.

простой фототранзистор

Фото — простой фототранзистор

В простой схеме, при условии, что ничего не подключено к фототранзистору, базовый ток регулируется при помощи определенного оптического излучения, которое определяет коллектор. Электроток попадает на полупроводник только после резистора. Таким образом, напряжение на приборе будет двигаться от высокого к низкому, в зависимости от уровня оптического излучения. Для усиления сигнала можно подключить устройство к специальному оборудованию. Выход фототранзистора зависит от длины волны падающего света. Этот полупроводник реагирует на свет в широком диапазоне волн в зависимости от спектра работы. Выход фототранзистора определяется площадью открытой переходной коллектор-базы и постоянного тока усиления транзистора.

Фототранзистор бывает разного типа действия, про это говорят основные схемы включения устройства. Виды прибора:

  1. Оптический изолятор (напоминает по принципу трансформатор, у которого входы заблокированы при помощи электрических контактов);
  2. Фотореле;
  3. Датчики. Применяются в охранных системах. Это активные приборы, излучающие свет. При формировании и выделении определенного импульса, полупроводниковый прибор сразу же рассчитывает силу его возвращения. Если сигнал не вернулся или вернулся с другой частотой, то срабатывает сигнализация (как в охранных системах ИК).

Маркировки и основные параметры

Фототранзисторы, которые управляются внешними факторами, имеют обозначение аналогичное обычным транзисторам. На рисунке ниже Вы можете видеть, как такой датчик схематически показывается на чертеже.

обозначение транзисторов

Фото — обозначение транзисторов

При этом VT1, VT2 – это фототранзисторы и база, а VT3 – без базы (например, из мышки). Обратите внимание, цоколевка показана также, как у обычных транзисторов.

Вместе с прочими приборами полупроводникового типа (n-p-n), использующимися для трансформации излучения, эти устройства являются оптронами. Соответственно, их можно изобразить как светодиод в корпусе либо как оптроны (с двумя стрелками, находящимися под углом 90 градусов к базе коллектора). Усилитель на большинстве таких схем обозначается так же, как и база коллектора.

Основные характеристики фототранзисторов LTR 4206E, ФТ 1К и ИК-SFH 305-2/3:

НазваниеТок коллектора, mAТок фотоэлемента, mAНапряжение, VОбласть использованияДлина волны, nm
LTR 4206E1004,830Радиоэлектронные схемы.940
ФТ 1К1000,430Логические системы управления, сигнализация и т. д.940
ИК-SFH 305-2/3 (Osram)500.25 – 0.832Охранные системы, роботы, датчики препятствия Arduino (Ардуино) на фототранзисторе.850

При этом светосинхронизатор ФТ 1 выполнен из кремния, что дает ему явное преимущество – долговечность и устойчивость к перепадам напряжения. ВАХ представляют собой формулу:

формула ВАХФото — формула ВАХ

Расчет производится так же, как и у биполярных транзисторов.

В зависимости от потребностей, Вы можете купить фототранзистор SMD PT12-21, КТФ-102А или LTR 4206E (перед тем, как взять деталь, нужно проверить её работоспособность). Цена от 3 рублей до нескольких сотен.

Видео: как проверить работу фототранзистора

Пример использования

Если Вы хотите своими руками сделать устройство, для которого необходим фототранзистор, можно разработать простую интеллектуальную систему. Робот по этой схеме будет реагировать на свет, в зависимости от настройки, он будет от него убегать или наоборот, выходить на источник освещения.

Чтобы самому сделать робота, необходимо приготовить:

  1. Микросхему L293D;
  2. Небольшой моторчик, можно взять даже от детской игрушки;
  3. Любые отечественные фототранзисторы и полевые резисторы с сопротивлением на менее 200 Ом;
  4. Кабеля для соединения и корпус, где будет расположен механизм.

Как видно по схеме, фототранзистор здесь – это своеобразный микроконтроллер, как ATMEGA, который определяет источник света, даже его подключение аналогично. Вы можете при использовании паяльника сделать простой механизм, который будет следовать даже за тенью. Подобные импортные приборы выпускает компания BEAM, но, естественно, там более мощная оптопара. Для работы устройства Вам нужно только правильно подключить фототранзистор к схеме и питанию.

На обозначении есть пункты GDR и VCC. Первое – это заземление, второе – питание. Обратите внимание, рядом с питанием стоит значок 5В – это значит, что батарея должна быть минимум на 5 вольт.

Принцип действия такого робота прост: когда свет попадает на фототранзистор, на микросхеме происходит включение мотора. Это реализуется, потому что приемник подал положительный сигнал. Заводится самодельный мотор и прибор начинает двигаться.

Использование резистора в этой схеме необходимо для регулировки электрического тока. Также от сопротивления резистора зависит долговечность оптической детали, если он перегреется – то фототранзистору потребуется замена. Для работы очень важно подключить все провода также, как и на схеме. Выключатель к роботу можно приделать от обычной шариковой ручки, он будет разрывать связь между микросхемой и фототранзистором. Проверка робота производится путем исследования его реакции на свет и тень.

Как проверить фоторезистор мультиметром

Схема устройств на фотодиоде

Фотодиоды применяются в различных устройствах автоматики, в системах дистанционного управления. Возьмем, например, фотодиод ФД320 (такие фотодиоды можно купить в магазинах, торгующих деталями для телевизоров). Как и любой диод его можно проверить при помощи мультиметра, — можно определить его анод и катод. Но, заметьте, как будут меняться показания мультиметра, если перемещать фотодиод, подключенный к мультиметру из света в тень и обратно, или посветить на его линзу (или светочувствительную поверхность) лампой.

В большинстве схем, в том числе, и в схемах дистанционного управления фотодиоды включают в обратном направлении, — катодом к плюсу, а анодом к минусу. Это называется фоторезисторным включением. В темноте обратное сопротивление фотодиода очень велико, а при освещении оно уменьшается Это можно использовать для управления чем-то в зависимости от силы света.

На рисунке 1 показана схема очень простого фотореле. Фотодиод VD1 вместе с переменным резистором R1 образует делитель напряжения. Причем, сопротивление фотодиода уменьшается пропорционально силе света. Значит, напряжение на базе транзистора VT1 будет расти, если на фотодиод посветить, например, карманным фонариком.

В определенный момент транзистор VT1 откроется, а за ним откроется и VT2. А это приведет к подаче тока на обмотку реле К1, — контакты реле переключатся. Если источник света выключить (или накрыть чем-то фотодиод), напряжение на базе VT1 упадет, и транзисторы закроются, а реле выключится.

Резистор R1 переменный, чтобы с его помощью можно было регулировать чувствительность фотореле например, так чтобы фотореле не реагировало на обычный комнатный свет, но уверенного переключалось, если на фотодиод посветить фонариком или лазерной указкой.

Таким фотореле можно пользоваться и как простой системой дистанционного управления, а карманный фонарик или лазерная указка будут играть роль пульта управления

Рис.2
Схема устройств на фотодиоде В схеме очень немного деталей. На рисунке 2 схематически показан внешний вид и расположение выводов фотодиода ФД320, транзисторов КТ3102, КТ814, и электромагнитного реле типа WJ118-1C.

Фотодиод ФД320 с пластмассовой линзой — корпусом. Вместо него можно использовать другой фотодиод, например, ФД263 или ФД320 без линзы. В любом случае, перед монтажом желательно проверить, где анод, а где катод фотодиода при помощи мультиметра (как проверяют обычные диоды), а так же убедиться в его реакции на свет.

Реле то же может быть другим, но желательно чтобы его обмотка имела сопротивление не ниже 200 Оm и была рассчитана напряжение 10-15V. На рисунке 2 реле показано, как бы, повернутым выводами к вам, так же изображен и транзистор КТ3102Е, а фотодиод повернут к вам линзой.

Собрав схему (рис. 1) поверните ручку переменного резистора R1 так, чтобы было максимальное сопротивление (вниз, по схеме) Расположите схемку так. чтобы на фотодиод не попадал прямой свет из окна или от настольной лампы Собирая схему не перепутайте полярность подключения фотодиода. Подключите питание (не перепутайте полярность). Реле не должно щелкнуть. Если щелкнуло, поверните ручку R1 так. чтобы реле выключилось

А теперь, вооружившись карманным фонариком или лазерной указкой, переходите к экспериментам. При освещении линзы фотодиода (или светочувствительной поверхности) реле должно включаться.

Рис.3
Схема устройств на фотодиоде На рисунке 3 показана схема дистанционного выключателя, которым можно управлять с помощью карманного фонарика или лазерной указки. Здесь два фотодиода.

Чтобы включить реле нужно посветить на VD2, а чтобы выключить — на VD1. Чувствительность включающего и выключающего фотодиодов можно настроить подстроенными резисторами R2 и R1.

На микросхеме D1 (К561ЛА7) сделан RS-триггер, от состояния которого зависит включено реле или выключено. Если посветить на VD2, его сопротивление уменьшится, а напряжение на входах D1.2 увеличится до уровня логической единицы. На выходе D1.2 появится ноль, и триггер на элементах D1.3-D1.4 переключится в такое состояние, когда на выходе D1.4 логическая единица. Эта единица откроет ключ на VT1, а он подаст ток на обмотку реле. После выключения света триггер останется в таком положении, и реле будет включено.

Чтобы выключить реле нужно посветить на VD1. Это изменит состояние триггера и на выходе D1 3 будет ноль. Ключ на VT1 закроется, а реле выключится. В таком состоянии схема останется и после выключения источника света.

Таким образом, — нужно включить реле, светите на VD2, нужно выключить, — на VD1. Практически все детали расположены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита дорожки только с одной стороны.

Расстояние между фотодиодами около 5 см, этого достаточно для управления с помощью небольшого карманного фонарика или лазерной указки.

Налаживание, если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, сводится только к установке чувствительности фотодиодов подстроечными резисторами R1 и R2.

Схема устройств на фотодиоде Работая с выключателем нужно его располагать так, чтобы на линзы или рабочие поверхности фотодиодов не попадал прямой свет из окна или от настольной лампы.

При управлении фонариком дальность будет около 2-3 метров, а если пользоваться лазерной указкой, ночью, и настроить фотодиоды на максимальную чувствительность, можно получить дальность в 20-30 метров. Днем такую дальность получить невозможно, — влияет солнечный свет и приходится устанавливать чувствительность ниже.

Реле и фотодиоды, — такие же, как в схеме на рисунке 1. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К1561ЛА7, К176ЛА7. Расположение выводов КТ815 такое же. как у КТ814.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Клеммник для соединения проводов
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector