《光控式报警器》PPT课件

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C、使用注意事项
a 、光敏二极管的输出光电流小，输出特性的线性 度好，响应时间快。 b 、光敏三极管的输出光电流大，输出特性的线性
度差，响应时间慢。
c 、一般要求灵敏度高，工作频率低的开关电路，
可选用光敏三极管。要求光电流与照度成线性关
系或要求工作频率高时，则采用光敏二极管。
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3、光电池 （1）、 工作原理 直接将光能转换为电能的光 I
信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。
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（1）、光敏三极管，光敏二极管的测试及判断 A、光敏二极管的的检测方法 a、根据外壳上的标记判定极性，外壳标有色点的管 脚或靠近管键的管脚为正极，另一管脚为负极。 b、电阻测量法，用万用表1K档测量，正向电阻约为 10KΩ左右。无光照射时，反向电阻为∞，则管子 是好的。（若阻值不是∞说明漏电流大）；有光照 时，反向电阻随光照度的增加而减小，阻值可以降 到几K或1K以下，则管子是好的，若反向电阻都是 ∞或0，则管子是坏的。
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一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此 时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一 般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。
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2、光敏二极管和光敏三极管
结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中在 电路中一般是处于反向工作状态。
光敏二极管
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光敏三极管
与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光
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例 3：图所示电路为光电开关，多用于自动控制系统中。 无光照时，系统处于某一工作状态，如通态或断态。当 光电池受光照射时，产生较高的电动势，只要光强大于 某一设定的阈值，系统就改变工作状态，达到开关目的。
+12V
R2 BG1 R1
J
C
RL
I
BG2
U
光电池的基本连 接电路 图1：光电开关
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三、实验用电路——光电式报警器 1、任务：设计并制作光电式报警器 2、基本要求 A、采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器 发出间歇式声光报警。 B、采用LED显示被遮栏的路数，无报警显0，l路显 1，2路显2，同时遮挡显3。 C、采用5V供电。
不断地截止与导通，控制着警示灯发出闪烁的亮光。
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例2：光敏三极管红外检 测器的电路如图所示。当 红外遥控发射装置发出的 红外光照射到光敏三极管 VT1时，其内阻减小，驱动 VT2导通，使发光二极管VD1 随着入射光的节奏被点亮。由于发光二极管 VD1的亮度 取决于照射到光敏三极管VT1的红外光的强度，因此， 根据发光二极管VD1的发光亮度，可以估计出红外发射 装置上的电池是否还可以继续使用。
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光电池的短路电流
外接负载电阻相对 于它的内阻来说很小情 况下的电流值。 负载越小，光电流与照 度之间的线性关系越好， 而且线性范围越宽 。对于不同的负载电阻，可以 在不同的照度范围内，使光电流与光照度保持线性 关系，所以应用光电池时，所用负载电阻大小，应 依据光照的具体情况来定。
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4、光电耦合器件
反射 物 发光 元件
壳体
导线
(b )
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二、应用电路 例1：光控闪烁安全警示灯电路。
当接通电源后， 220V经二极管VD1
半波整流，通过R1向C充电，因充 电电流很小，警示灯E不会被点亮。 电容C上的电压取决R1和光敏电阻 RL的分压值。白天，光敏电阻RL
受自然光源的照射而呈现低阻值，电容 C两端的充电电
光电耦合器件是由发光元件 (发光二极管)和光电接 收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。 根据其结构和用途不同，它又可分为用于实现电隔离的 光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。
输入 输入 输出
输出
(a )
光电耦合器组合形式
(b )
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图(a)是一种透射式的
光电开关， 它的发光元件
发光 元件
窗
接收 元件 壳体
和接收元件的光轴是重合
的。 当不透明的物体位于 或经过它们之间时， 会阻 断光路，使接收元件接收 不到来自发光元件的光，
导线 (a )
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这样就起到了检测作用。
图(b)是一种反射式的 光电开关，它的发光元件和 接收 元件 接收 元件 接收元件的光轴在同一平面 壳体 且以某一角度相交，交点一 般即为待测物所在处。当有 物体经过时，接收元件将接 收到从物体表面反射的光， 没有物体时则接收不到。光 导线 电开关的特点是小型、高速、 非接触，而且与TTL、 MOS 等电路容易结合。
D1 DIODE_VIRT UAL
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4011BT
6
5
VCC
4
5V
3
R4 510ohm
R5 47kohm
R6 10kohm
5
VCC U1B
4 6
5V
R7 4.7kohm
LED2 Q2
U1C 4011BT
8 4 7 6
10 D2 BJT_NPN_VI9 RT UAL DIODE_VIRT UAL 4011BT
RST DIS T HR T RI CON GND LM555CM R10 120ohm OUT
3
8
U4
VCC
R8 4.7kohm
LED3
2 5
注：LED1与D1为红外发射接收对管
C1 100uF
0.01uF
1
C2
20
2
3
4
U2A VC C 3
2 1
8
DS 1
DPY a dp g f e d c a b
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B 、光敏三极管的检测方法
a 、管脚长为发射极，管脚短为集电极，无光照射时， 正、反向电阻均为无穷大的是光敏晶体管。
b 、用万用表1K档，黑表笔接c极，红表笔接e极，无
光照射时接近∞，随着光照的增强，电阻逐渐减小， 可从∞->1k以下。黑表笔接e，红表笔接c，无光照 是R-> ∞,有光照时，表针微动或为∞。
U1 8 7 6 5 4 3 2 1 R1 R2 R3 R4 R7 R8 R9 100*7 14 15 9 10 11 12 13 g f e d c b a RB I BI/RBO LT D C B A 5 4 3 6 2 1 7
74LS32
GND
3 8
f
COM COM e
g d
b c dp
6 VC C
Åð À©É¢ ² ã SiO2Ĥ PÐÍ µç ¼« I
电器件，是一个大面积的pn结。当
光照射到pn结上时，便在pn结的两
(a) 端产生电动势(p区为正， n区为负) 。 µç ¼« (b)
NÐÍ ¹ è Ƭ
PN½á
A
A
用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流
流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电 路断开，就可以测出光生电动势。
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VCC
5V Com R1 510ohm R2 47kohm R3 10kohm A B C DE F G
13 12 11 10 9 15 14
U3 SEVEN_SEG_COM _K R9 330ohm
LED1
Q1 U1D BJT_NPN_VI RT UAL
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U2
7 11 1 2
DA OA DB OB DC OC DD OD OE ~EL OF ~BI OG ~LT 4511BT
VC C
GND
THR
CVolt
R13 10K
TR IG
R17 510 U6
R18 20K
1
5
R16 220 ④
C1 10uF
H92B4
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谢谢
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光电报警器的设计
主讲教师：赵珂
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一、
光敏器件
1、光敏电阻的工作原理及结构
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当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中 电流很小；当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减 少，电流迅速增加。
(1)暗电阻和暗电流：光敏电阻在室温条件下，在全暗 后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流 过的电流，称为暗电流。 （2）亮电阻：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该 光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 （3）光电流：亮电流与暗电流之差，称为光电流。
U2B
5 4
74LS32
DPY_7-SEG_DP
74LS48
VCC
R11 510 U3
R12 20K
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VC C U2C 8 VC C R6 RA R5 10K 10K 74LS32 9 R10 200 VC C 10
① ②
③ ④
H92B4
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U4 555 DIS
4
VCC
R
7 RB 2 6
Q1 8050 Q 3 R15 200 R14 330 U5
压超不过双向触发二极管VD2的转折电压。双向晶闸管
VS因无触发而处于截止状态，警示灯E不亮。
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傍晚自然光变暗，光敏电阻RL呈高阻值，电容C上的
电压不断增高、当电压超过双向触发管VD2的转折电
压时VD2导通，电容通过VD2和R2放电，双向晶闸管获
得足够的触发电流而导通，警示灯E被点亮。当电容C 上的电压放电到一定程度时，VD2重新截止，VS因失 去触发电流在交流电过零时自动关断，警示灯E熄灭 这之后，电容C又按上述过程反复充电、放电，使VS