Фотоэлектрические датчики

19 октября 2013 - Администратор

 Действие фотоэлектрических датчиков основано на фотоэлектрическом эффекте. Различают внешний, внутренний и вентильный фотоэффект. Суть внешнего фотоэффекта заключается в следующем. Если на фоточувствительный катод попадает квант света, то за счет лучистой энергии внешние электроны отрываются от ядра. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом представляют собой стеклянную колбу. Катод выполнен в виде слоя щелочноземельного металла, нанесенного на внутреннюю поверхность колбы, а анод — в виде кольца.

 
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом могут быть вакуумными и газонаполненными. В вакуумных фотоэлементах число электронов, выбитых из фотокатода, пропорционально световому потоку. Колбы газонаполненных фотоэлементов заполнены инертным газом, поэтому носителями тока в них являются не только электроны, выбитые из фотокатода, но также ионы и электроны, возникающие в результате ионизации газа этими электронами. Поэтому ток в газонаполненном фотоэлементе больше, чем в вакуумном при одном и том же световом потоке, но зависимость между током и световым потоком нелинейна. Это является недостатком газонаполненных фотоэлементов. Кроме того, по сравнению с вакуумными фотоэлементами газонаполненные более инерционны.
 
Преимуществом фотоэлементов с внешним фотоэффектом является то, что их чувствительность почти не зависит от температуры. Внутренний фотоэффект заключается в увеличении электропроводности полупроводников под действием светового потока.
 
Фотоэлемент с внутренним фотоэффектом (фоторезистор) представляет собой тонкий слой полупроводника, нанесенного на изолирующую прокладку. Фоторезистор проводит ток в обоих направлениях. Фоторезисторы обладают большой чувствительностью, допустимым фототоком и сроком службы, но меньшим габаритом.
 
Недостатками фоторезисторов являются инерционность и зависимость параметров от температуры.
 
Вентильным называется фотоэффект, вызываемый переходом электронов из слоя освещенного вещества в слой неосвещенного вещества, отделенных тонким запирающим слоем.
 
Вентильные фотоэлементы делятся на фотодиоды и фототриоды. При освещении фотодиода между слоями появляется разность потенциалов, которая используется как его выходной сигнал. При этом отпадает необходимость в источнике питания.
 
Фотодатчики, в которых для измерения неэлектрических величин используется фотоэффект, состоят, как правило, из двух элементов: осветителя и фотоприемника.
 
Осветитель (лампа) является источником лучистой энергии, фотоприемник — один из рассмотренных выше фотоэлементов.
 
Если под воздействием измеряемого параметра изменяется световой поток, направляющийся от осветителя к фотоприемнику, то по фототоку, протекающему в измерительной цепи, содержащей фотоэлемент, можно судить об измеряемом пара-метре. Рассмотрим примеры использования фотоэлектрических датчиков.
 
В схеме измерения температуры тела фотодатчиком раскаленное тело А является источником лучистой энергии, которая направляется на фотоприемник ФП. Чем выше температура тела, тем больше лучистая энергия и фототок.
 
В схеме измерения плотности растворов и толщины полупрозрачных тел на пути светового потока помещается объект измерения. Это может быть стеклянный сосуд, заполненный анализируемым раствором. При прохождении светового потока через раствор происходит поглощение или рассеивание потока. Кроме того, может изменяться преломление луча света, что приводит к изменению фототока.
 
На рисунке изображена схема для измерения перемещений. Если под воздействием измеряемого параметра перемещается непрозрачная перегородка, перекрывающая световой поток, направляющийся к фотоприемнику, то чем больше ее перемещение, тем больше изменяется фототок.
 
По схеме для контроля качества обработки поверхности детали, наличия влаги на поверхности объекта, перемещения объекта световой поток направляется на объект измерения, от которого отражается и попадает на фотоэлемент. Чем выше степень обработки поверхности объекта, тем лучше отражение и больше фототок.
 
Во всех этих схемах об измеряемом параметре судят по амплитуде фототока. Фотодатчики могут быть использованы и для измерения числа оборотов. На вал, частоту вращения которого измеряют, помещают диск с прорезями. Осветитель и фотоприемник располагают с разных сторон диска. При вращении вала на фотоприемник попадают короткие импульсы света с частотой, пропорциональной числу оборотов вала. По числу импульсов в единицу времени можно судить о частоте вращения вала. Если конструкция вала такова, что закрепить диск не удается, то на вал наносят зеркальную метку, отражающую световой поток.
 
Фотодатчики применяют с оптической системой. Включают их чаще всего в дифференциальные или компенсационные схемы для исключения влияния внешних условий на точность измерения. Фотодатчики обеспечивают бесконтактность измерения.
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

 


 

 
У каждой компании есть свои индивидуальные особенности. Учитывая их при проектировании сетей, специалисты "ЭЛКО Технологии" подготовят соответствующий проект и выполнят все необходимые монтажные работы под ключ (в том числе с работами по монтажу телефонных офисных сетей и сети электропитания) на основе богатого опыта подготовки и реализации сетевых проектов с применением самых передовых технологий.

 

 

Мы с друзьями нашли промокод издательство миф на самом лучшем сайте скидок.