照度傳感器是以光電效應為基礎,將光信號轉換成電信號的裝置。早期照度傳感器的光敏元件采用光敏電阻,現(xiàn)基本都改用半導體材料制成的光敏二極管。
照度傳感器用途
一個被光線照射的表面上的照度定義為照射在單位面積上的光通量。即所得到的光通量與被照面積之比。廣泛應用于電光源、科教、冶金行業(yè)、工業(yè)監(jiān)察、農業(yè)研究以及照明行業(yè)的品控。 照度傳感器 - 結構原理 選用專業(yè)光接選器件,對于可見光頻段光譜吸收后轉換成電信號。根據(jù)電信號的大小對應光照度的強弱。內裝有濾光片,使可見光以外的光譜不能到達光接收器,內部放大電路有可調放大器,用于調制光譜接收范圍,從而可實現(xiàn)不同光強度的測量。
照度傳感器的原理
同角度光線透過余弦修正器匯聚到感光區(qū)域、匯聚到感光區(qū)域的太陽光通過藍色和黃色進口濾光片過濾掉可見光以外的光線;透過濾光片的可見光照射到進口光敏二極管,光敏二極管根據(jù)可見光照度大小轉換成電信號,電信號進入單片機系統(tǒng),單片機系統(tǒng)根據(jù)溫度感應電路,將采集到的光電信號進行溫度補償,以輸出精準的線性電信號。為了提高變送器的精度和分辨能力,我們采用了獨特地專利技術,雙通道信號輸出,分別是KLUX級信號和LUX級信號。
照度傳感器工作原理
根據(jù)愛因斯坦的光子假說:光是一粒一粒運動著的粒子流,這些光粒子稱為光子。每一個光子具有一定的能量,其大小等于普朗克常數(shù)h乘以光的頻率γ。所以,不同頻率的光子具有不同的能量。光的頻率越高,其光子能量就越大。
光線照射在某些物體上,使電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應,也稱光電發(fā)射。逸出來的電子稱為光電子。光電效應一般分為外光電效應、光電導效應和光伏效應三類,根據(jù)這些效應可制成不同的光電轉換器件(稱為光敏元件)。照度傳感器是以光伏特效應來工作的。
在光照下,若入射光子的能量大于禁帶寬度,半導體PN結附近被束縛的價電子吸收光子能量,受激發(fā)躍遷至導帶形成自由電子,而價帶則相應的形成自由空穴。這些電子一空穴對,在內電場的作用下,空穴移向P區(qū),電子移向N區(qū),使P區(qū)帶正電,N區(qū)帶負電,于是在P區(qū)與N區(qū)之間產生電壓,稱為光生電動勢,這就是光伏效應。利用光伏效應制成的敏感元件有光電池、光敏二極管和光敏三極管等,其應用極為廣泛。
利用光敏二極管的光伏效應可以制作照度傳感器。光敏二極管的結構與一般二極管相似,裝在透明玻璃外殼中,它的PN結裝在管頂,可直接受到光照射,光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。光敏二極管在電路中處于反向偏置,在沒有光照射時,反向電阻很大,反向電流很小,此反向電流稱為暗電流。反向電流小的原因是在PN結中,P型中的電子和N型中的空穴(少數(shù)載流子)很少。當光照射在PN結上,光子打在PN結附近,使PN結附近產生光生電子和光生空穴對,使少數(shù)載流子的濃度大大增加,因此通過PN結的反向電流也隨著增加。如果入射光照度變化,光生電子一空穴對的濃度也相應變動,通過外電路的光電流強度也隨之變動,可見光敏二極管能將光信號轉換為電信號輸出。