Фотоэлектрические первичные преобразователи

Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические преобразователи это элемент автоматики, посредством которого осуществляется измерение, управление и регулирование в системах автоматизации техпроцессов и производств.

Классификация:

по конструкции оптического канала;

- открытый и закрытый,

- волоконнооптический;

по характеру получения сигнала от измеряемой величины;

- генераторные;

- параметрические;

по характеру зависимости выходного сигнала от входного сигнала;

- пропорциональные;

- нелинейные;

- релейные;

- импульсные;

по входному измеряемому параметру;

- измерение линейных размеров;

- измерение угловых размеров;

по назначению в САУ;

- измерения;

- датчики пути;

- датчики скорости.

Основные параметры и характеристики фотоэлектрических преобразователей. Действие фотоэлектрического датчика основано на преобразовании изменения светового потока в изменение электрических параметров фотоэлемента.

Фотоэлементы – это особый вид полупроводников или электронных приборов. Фотоэлементы делятся на три типа: фотоэлементы с внешним фотоэффектом, внутреннем и фотогальванические преобразователи. В средствах автоматики в основном применяю фотоэлементы второго и третьего типа.

К фотоэлементам с внутреннем фотоэффектом относятся фоторезисторы. Они имеют высокую чувствительность и линейную вольтамперную характеристику (ВАХ), т. е. их сопротивление не зависит от приложенного напряжения. Темновое сопротивление, чувствительность, инерционность зависит от температуры. Для уменьшения температурной погрешности рекомендуется включать фоторезисторы в смежные плечи моста.

Фотоэффект наиболее сильно выражен у селена Se, сернистого свинца PbS, сернистый кадмий CdS и др. Спектральная чувствительность определяется выбором материала. Они обладают высокой удельной чувствительностью (до 7000 мкА/лмВ), низким температурным коэффициентом (–0,2%1/град), сравнительно большой мощностью рассеивания (0,6÷0,7 Вт), имеют практически неограниченный срок службы и достаточно стабильны. К недостаткам можно отнести значительную инерционность и сравнительно высокий уровень шумов.

К фотогальваническим преобразователям относятся фотодиоды и фототранзисторы. Данные преобразователи представляют собой активные светочувствительные полупроводники, создающие при поглощении света вследствие фотоэффектов в запорном слое свободные электроны и ЭДС.

Рассмотрим принцип использования фотоэлементов для измерения неэлектрических величин.

Фотоэлектрические тахометры. Принцип действия состоит в измерении частоты переменного тока фотоэлемента, освещенного световым потоком, модулированный вращающимся объектом измерения (рис. 13.)

Рис.13. Схема для измерения угловой

скорости вращения вала.

Прерывание светового потока, падающий на фотоэлемент Ф от источника света Л, осуществляется диском D с прорезями, который вращается вместе с валом. Затем сигнал усиливается ОУ, поступает на счетчик Сч, дешифратор ДС. Счетчик НL регистрирует число затемнений диска, которое является функцией скорости вращения вала.

Фотоэлектрический размерный датчик.

На рис.14 изображена схема размерного датчика.

Рис. 14. Схема фотоэлектрического размерного датчика.

Фотоэлектрический размерный датчик состоит из диска, который соединен жестко с движущим рабочим органом. На диске нанесены штрихи или прорези с определенном шагом t. При движении рабочего органа штрихи на диске прерывают световой поток Ф, вызывая срабатывание фотореле. Измеренное перемещение Δ L = nt, где n – число срабатывания фотореле; t – цена деление шага. Данные датчики относятся к группе фотоэлектрических импульсных преобразователей, которые работают совместно со счетным устройством.

Примером может служить муаровый растровый датчик, представляющий собой комбинацию двух растров – подвижного и неподвижного (рис.15).

Рис 15. Растр муаровых подвижных а) и неподвижных б) датчиков для измерения линейных размеров.

Растровое сопряжение устанавливается на пути светового потока таким образом, чтобы он проходил перпендикулярно к обоим растрам.

При перемещении подвижного растра относительно неподвижного образуются комбинационный муаровые полосы, движущиеся перпендикулярно к измеряемому перемещению. Эти полосы пересекают световой поток, модулируют его, и фотодатчик формирует импульсы. Выходной сигнал измерительной схемы имеет цифровую форму – это число импульсов, учтенных счетчиком.

Оптроны в роле датчиков

В основном в автоматических системах применяют оптопары с открытым оптическим каналом. Например, для считывания информации с перфолент, подсчета и отбраковки готовых деталей, а также в системах защиты обслуживающего персонала от производственного травматизма. В пункте 1.3.1 рассматриваются примеры оптопар с открытым каналом состоящие из лампы накаливания и фотосопротивления или фотодиода.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: