光電傳感器的工作原理與電路原理圖解析

　　光電傳感器是一種能夠?qū)⒖梢?jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，也可稱為光電器件，主要用于光控開(kāi)關(guān)，光控照明，光控報(bào)警領(lǐng)域中，對(duì)各種可見(jiàn)光進(jìn)行控制。

　　光電傳感器電路原理圖

　　從上圖可看出該光電傳感器采用的是光敏電阻器作為光電元件，光敏電阻器是一種對(duì)光敏感的元件，其電阻值隨入射光線的強(qiáng)弱發(fā)生變化而變化。

　　當(dāng)環(huán)境光較強(qiáng)時(shí)，光電傳感器RG的阻值較小，使可調(diào)電阻器RP與光電傳感器RG處的分壓值變低，不能達(dá)到雙向觸發(fā)二極管VD的觸發(fā)電壓值，雙向觸發(fā)二極管VD 截止，進(jìn)而使雙向了晶閘管VS也截止，照明燈EL熄滅。

　　當(dāng)環(huán)境光較弱時(shí)，光電傳感器RG的阻值變大，使可調(diào)電阻器RP與光電傳感器RG處的分壓值變高，隨著光照強(qiáng)度的逐漸增強(qiáng)，光電傳感器RG的阻值逐漸變大，當(dāng)可調(diào)電阻器kP與光電傳感器RG處的分壓值達(dá)到雙向觸發(fā)二個(gè)極管VD的觸發(fā)電壓時(shí)，雙向觸發(fā)二極管VD導(dǎo)通，進(jìn)而觸發(fā)雙向品閘管VS也導(dǎo)通，照明燈EL點(diǎn)亮。

　　光電傳感器的工作原理

? ? ? ? 通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)控制的。光電開(kāi)關(guān)是一種小型電子設(shè)備，可以檢測(cè)出其接收到光強(qiáng)的變化。光電傳感器通常由三部分構(gòu)成，它們分別為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。

　　發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源，這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形。

　　發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（LED）、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。

　　接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。光敏二極管是現(xiàn)在最常見(jiàn)的傳感器。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很小稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。

　　在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。

　　光電開(kāi)關(guān)光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開(kāi)窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo，比一般三極管的穿透電流還?。划?dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過(guò)管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見(jiàn)光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。

　　此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過(guò)反射后，仍從這根反射線返回。