光電探測器件典型應(yīng)用

1、長度量光電測量的應(yīng)用實例長度量光電測量的應(yīng)用實例 一、一、 小尺寸的檢測小尺寸的檢測 小尺寸的檢測是指待測物體可與光電器件尺寸相比擬的場合。小尺寸的檢測是指待測物體可與光電器件尺寸相比擬的場合。 信號處理信號處理 計計 數(shù)數(shù) 顯顯 示示 控制器控制器 L Ln np p np f apn L ) 1 ( 式中式中: : f f透鏡焦距透鏡焦距 a a物距物距 b b 像距像距 放大倍率放大倍率 n n 像元數(shù)像元數(shù) p p像元間距像元間距 測量原理測量原理 長度量光電測量的應(yīng)用實例長度量光電測量的應(yīng)用實例 二二 、鋼板寬度的非接觸自動測量、鋼板寬度的非接觸自動測量 （大尺寸檢測）（大尺寸檢測）

2、 如圖如圖10-110-1所示為采用所示為采用 兩個線陣兩個線陣CCDCCD圖像傳感器對圖像傳感器對 鋼板寬度進(jìn)行非接觸自動測鋼板寬度進(jìn)行非接觸自動測 量系統(tǒng)原理圖。量系統(tǒng)原理圖。探測器探測器1 1與與 探測器探測器2 2分別安裝在同一個分別安裝在同一個 支撐架的兩端，支撐架的兩端，它們的中心它們的中心 距（如圖所示）為距（如圖所示）為l l0 0。 公稱尺寸公稱尺寸L0 右右LX IS1 2 1 左左LL IS2 LL（或LX）= np 寬度測量原理寬度測量原理 穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源1 1與與2 2發(fā)出的光使被測鋼板的發(fā)出的光使被測鋼板的邊沿邊沿能夠被能夠被 成像成像物鏡清楚

3、地物鏡清楚地成像成像在兩個線陣在兩個線陣CCDCCD的像敏面上。的像敏面上。 CCD1CCD1與與CCD2CCD2在同步脈沖的驅(qū)動下分別輸出信號在同步脈沖的驅(qū)動下分別輸出信號U1U1與與U2U2。經(jīng)二值。經(jīng)二值 化處理或化處理或A/DA/D轉(zhuǎn)換再提取邊界得到二值化信號轉(zhuǎn)換再提取邊界得到二值化信號D1D1與與D2D2。D1D1的下降的下降 沿對應(yīng)于沿對應(yīng)于CCD1CCD1的第的第N1N1個像敏單元，個像敏單元，D2D2的上升沿對應(yīng)于的上升沿對應(yīng)于 CCD2CCD2的第的第 N N2 2個像敏單元，它們又分別表示鋼板邊緣的像在個像敏單元，它們又分別表示鋼板邊緣的像在CCD1CCD1與與CCD2CC

4、D2像敏像敏 面上的位置。鋼板的寬度的計算公式為：面上的位置。鋼板的寬度的計算公式為： )( 2 02 1 01 0 SNSN lL 式中，式中，1 1與與2 2分別為兩個探測器光學(xué)成像物鏡的橫向放大倍率，分別為兩個探測器光學(xué)成像物鏡的橫向放大倍率， S S0 0為為CCDCCD像敏單元長，式中的正負(fù)號要根據(jù)像敏單元長，式中的正負(fù)號要根據(jù)CCDCCD的安裝方向確定。的安裝方向確定。 鋼板寬度的測量范圍與兩探測器的中心距鋼板寬度的測量范圍與兩探測器的中心距l(xiāng)0有關(guān)，即與探有關(guān)，即與探 測器安裝架的調(diào)整與鎖定方式有關(guān)。鋼板的寬度測器安裝架的調(diào)整與鎖定方式有關(guān)。鋼板的寬度L L直接與直接與l0有關(guān)，

5、有關(guān)， 若若l0可以大范圍的調(diào)整與鎖定，系統(tǒng)的測量范圍將會很大。另可以大范圍的調(diào)整與鎖定，系統(tǒng)的測量范圍將會很大。另 外，寬度的測量范圍還與兩探測器成像物鏡的橫向放大倍率外，寬度的測量范圍還與兩探測器成像物鏡的橫向放大倍率1 1 與與2 2有關(guān)，與所選用的有關(guān)，與所選用的CCDCCD像敏單元長及像元數(shù)像敏單元長及像元數(shù)N N等參數(shù)有關(guān)。等參數(shù)有關(guān)。 （2 2） 測量精度測量精度 2 2 0 1 1 0 N S N S L 顯然，測量精度與顯然，測量精度與CCDCCD的像元長度的像元長度S S0 0、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率等參等參 數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。 2.2.測量范圍與測量精度測量

6、范圍與測量精度 （1 1）測量范圍）測量范圍 )( 2 02 1 01 0 SNSN lL 3.3.測量速度測量速度 線陣線陣CCDCCD測量周期為其轉(zhuǎn)移脈沖測量周期為其轉(zhuǎn)移脈沖SHSH的周期的周期T T，它由所選線陣，它由所選線陣 CCDCCD的像元數(shù)的像元數(shù)N N及驅(qū)動頻率及驅(qū)動頻率f f決定，決定， f NN T )( d 式中，式中，N Nd d為大于線陣為大于線陣CCDCCD虛設(shè)單元的任意數(shù)（由設(shè)計驅(qū)動器者決虛設(shè)單元的任意數(shù)（由設(shè)計驅(qū)動器者決 定）。顯然，定）。顯然，N N與與N Nd d值越大，值越大，SHSH的周期的周期T T越長，而提高驅(qū)動頻率越長，而提高驅(qū)動頻率f f 將縮短

7、將縮短SHSH的周期的周期T T，提高測量速度。，提高測量速度。 若驅(qū)動頻率為數(shù)若驅(qū)動頻率為數(shù)MHzMHz，測量周期常為，測量周期常為msms量級。量級。 三三 板材定長剪切系統(tǒng)板材定長剪切系統(tǒng) 1. 1. 定長裁剪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定長裁剪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 在板材（鋼帶、鋁帶、玻璃板、塑料板等板材）的生產(chǎn)、加工在板材（鋼帶、鋁帶、玻璃板、塑料板等板材）的生產(chǎn)、加工 過程中，經(jīng)常遇到定長度的剪切的工作。采用光電非接觸測量系統(tǒng)過程中，經(jīng)常遇到定長度的剪切的工作。采用光電非接觸測量系統(tǒng) 可以使板材定長加工自動化，并獲得高精度、高速度、質(zhì)量穩(wěn)定的可以使板材定長加工自動化，并獲得高精度、高速度、質(zhì)量穩(wěn)定的 效果。效

8、果。 被裁板材經(jīng)傳動輪和從動導(dǎo)輪展被裁板材經(jīng)傳動輪和從動導(dǎo)輪展 開，并以一定的速度開，并以一定的速度v v經(jīng)裁減裝經(jīng)裁減裝 置置( (剪刀剪刀) )輸送到光電檢測系統(tǒng)。輸送到光電檢測系統(tǒng)。 光電檢測系統(tǒng)由光源、光學(xué)成像光電檢測系統(tǒng)由光源、光學(xué)成像 系統(tǒng)系統(tǒng)( (圖中未畫圖中未畫) )和光電器件構(gòu)成。和光電器件構(gòu)成。 2. 2. 定長裁剪原理定長裁剪原理 當(dāng)板材進(jìn)入光電系統(tǒng)，遮擋光路到一定程度時，光電器件輸當(dāng)板材進(jìn)入光電系統(tǒng)，遮擋光路到一定程度時，光電器件輸 出的信號經(jīng)處理系統(tǒng)（圖中省略）后，發(fā)出執(zhí)行命令信號。剪刀出的信號經(jīng)處理系統(tǒng)（圖中省略）后，發(fā)出執(zhí)行命令信號。剪刀 在裁剪控制系統(tǒng)接受執(zhí)行命

9、令操作裁剪系統(tǒng)執(zhí)行裁剪動作。在裁剪控制系統(tǒng)接受執(zhí)行命令操作裁剪系統(tǒng)執(zhí)行裁剪動作。 設(shè)光電系統(tǒng)的中心安裝在距裁剪剪刀口設(shè)光電系統(tǒng)的中心安裝在距裁剪剪刀口l l0 0遠(yuǎn)處。當(dāng)被裁板材沿箭遠(yuǎn)處。當(dāng)被裁板材沿箭 頭所示方向運動到光電探測系統(tǒng)的視場內(nèi)，被裁板材邊緣的像成頭所示方向運動到光電探測系統(tǒng)的視場內(nèi)，被裁板材邊緣的像成 在光電器件的光敏面上，使光電器件輸出的光電流減小，輸出電在光電器件的光敏面上，使光電器件輸出的光電流減小，輸出電 壓降低。而且，隨著板材的運動輸出電壓將越來越小。當(dāng)它減小壓降低。而且，隨著板材的運動輸出電壓將越來越小。當(dāng)它減小 到一定程度，判別電路將到一定程度，判別電路將輸出電壓跳

10、變輸出電壓跳變，使板材的運動停止，裁使板材的運動停止，裁 剪系統(tǒng)啟動，剪刀下落將板材剪掉。剪系統(tǒng)啟動，剪刀下落將板材剪掉。 板材被剪掉后，光電器件又被光完全照亮，光電流又恢復(fù)到板材被剪掉后，光電器件又被光完全照亮，光電流又恢復(fù)到 最大值，它使剪刀抬起，啟動傳動系統(tǒng)使板材繼續(xù)沿箭頭方向運最大值，它使剪刀抬起，啟動傳動系統(tǒng)使板材繼續(xù)沿箭頭方向運 動。實現(xiàn)傳動與裁剪的自動控制。動。實現(xiàn)傳動與裁剪的自動控制。 3. 3. 定長裁剪系統(tǒng)精度分析定長裁剪系統(tǒng)精度分析 若裁剪系統(tǒng)的光電傳感器采用面積為若裁剪系統(tǒng)的光電傳感器采用面積為S S的的 硅光電池（或硅光電二極管），硅光電池（或硅光電二極管），在光敏面

11、在光敏面 全全被入射光照射被入射光照射時，光電流時，光電流I IL L很大，變換很大，變換 電路的輸出為電路的輸出為低電位低電位，用做整形的非門電，用做整形的非門電 路輸出為路輸出為高電平高電平。當(dāng)光敏面部分被遮擋時當(dāng)光敏面部分被遮擋時， 光電流光電流I IL L減少，變換電路的輸出減少，變換電路的輸出電位增高電位增高， 當(dāng)它當(dāng)它高于閾值電位高于閾值電位U Uth th值時， 值時，非門電路輸非門電路輸 出將由高變低。出將由高變低。輸出控制傳輸系統(tǒng)和剪刀輸出控制傳輸系統(tǒng)和剪刀 動作的命令。動作的命令。 設(shè)光源所發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后均勻地投射到光電器件上，設(shè)光源所發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后均勻地投射到

12、光電器件上， 光敏面上的照度為光敏面上的照度為E E。當(dāng)光電器件為矩形硅光電池時，它輸出的光。當(dāng)光電器件為矩形硅光電池時，它輸出的光 電流電流I IL L與入射光照度與入射光照度E E的關(guān)系為的關(guān)系為 I IL L= =S S E A E A （10-410-4） 其中，其中，S S 矩形硅光電池的靈敏度， 矩形硅光電池的靈敏度，A A為光電器件的受光面積，顯然，為光電器件的受光面積，顯然， 在被裁板材沒進(jìn)入視場時為整個光電器件的光敏面。在被裁板材沒進(jìn)入視場時為整個光電器件的光敏面。 當(dāng)被裁板材進(jìn)入視場后，受光面積當(dāng)被裁板材進(jìn)入視場后，受光面積A A將減少，必將引起光電流將減少，必將引起光電流

13、 I IL L的下降。考慮硅光電池的靈敏度的下降?？紤]硅光電池的靈敏度S S 為常數(shù)，光源所發(fā)出的光是穩(wěn) 為常數(shù)，光源所發(fā)出的光是穩(wěn) 定的，故也是常數(shù)，則，定的，故也是常數(shù)，則，光電流光電流I IL L的變化只與受光面積的變化只與受光面積A A有關(guān)有關(guān)，對，對 于矩形硅光電池，面積為光電池的寬度于矩形硅光電池，面積為光電池的寬度b b與長度與長度L L的乘積，即的乘積，即 I IL=S E b L （10-510-5） 被裁板材進(jìn)入視場后，設(shè)光電池被遮擋的長度為被裁板材進(jìn)入視場后，設(shè)光電池被遮擋的長度為l l，光電流變?yōu)?，光電流變?yōu)?IL=S E b（L-l） （10-610-6） 顯然，光電

14、流的變化與光電池被遮擋的長度顯然，光電流的變化與光電池被遮擋的長度l l有關(guān)，對式有關(guān)，對式 （10-610-6）取微分得）取微分得 （10-710-7） 式中的負(fù)號表明式中的負(fù)號表明光電流隨遮擋量的增加而減少。光電流隨遮擋量的增加而減少。 可以推出圖可以推出圖10-510-5中中U U隨遮擋量的變化關(guān)系為隨遮擋量的變化關(guān)系為 U=SE b RL l （10-810-8） 表明，控制精度與反向電路的電壓鑒別量有關(guān)，采用電壓比較器模表明，控制精度與反向電路的電壓鑒別量有關(guān)，采用電壓比較器模 塊可以獲得微伏級的鑒別精度，由式（塊可以獲得微伏級的鑒別精度，由式（10-810-8）推導(dǎo)的理論控制精度）

15、推導(dǎo)的理論控制精度 可以達(dá)到微米量級。但是，由于光源的穩(wěn)定度和生產(chǎn)環(huán)境（灰塵），可以達(dá)到微米量級。但是，由于光源的穩(wěn)定度和生產(chǎn)環(huán)境（灰塵）， 震動，背景光等因素的影響可能帶來遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計算的誤差。選用震動，背景光等因素的影響可能帶來遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計算的誤差。選用 PSDPSD、線陣列光電二極管器件或線陣、線陣列光電二極管器件或線陣CCDCCD等傳感器為光電探測器，可等傳感器為光電探測器，可 以克服上述因素帶來的誤差，使實際控制精度得到提高。以克服上述因素帶來的誤差，使實際控制精度得到提高。 lEbSI L CCDCCD玻管測控儀玻管測控儀 儀器的技術(shù)要求儀器的技術(shù)要求 1.1.測量范圍：測量范圍：20

16、mm20mm28mm28mm 2.2.測量精度：外徑測量精度：外徑20200.3mm0.3mm，28280.4mm0.4mm； 壁厚壁厚1.21.20.05mm0.05mm，2 20.07mm 0.07mm 3.3.顯示內(nèi)容：實測玻管直徑、壁厚、上下偏差及超差報警。顯示內(nèi)容：實測玻管直徑、壁厚、上下偏差及超差報警。 4.4.過程控制：玻管控制速度，吹氣量及合格品篩選控制信號的過程控制：玻管控制速度，吹氣量及合格品篩選控制信號的 輸出。輸出。 儀器的工作原理儀器的工作原理 照明照明成成 像像 系系 統(tǒng)統(tǒng)線陣線陣CCDCCD、驅(qū)動、驅(qū)動 二值化電路二值化電路 微機數(shù)據(jù)采集微機數(shù)據(jù)采集 接口電路接口

17、電路 STDSTD工業(yè)控制工業(yè)控制 計算機計算機 外徑、壁厚實測外徑、壁厚實測 值及偏差輸出值及偏差輸出 外徑、壁厚給定外徑、壁厚給定 值、偏差量輸入值、偏差量輸入 調(diào)光電源調(diào)光電源 玻管玻管 控制信號控制信號 U U（脈沖數(shù)）（脈沖數(shù)） a ab b 上壁厚上壁厚下壁厚下壁厚 外徑外徑C C n n1 1n n2 2n n3 3 0t t 外徑外徑C C a a b b 上壁厚：上壁厚： 下壁厚：下壁厚： 外徑：外徑： 放大率放大率 光強分布：光強分布：管壁為暗帶，中間部分為亮帶。管壁為暗帶，中間部分為亮帶。 pn a 1 pn b 3 pnnn C 321 象元的中心距p 光電二極管實際應(yīng)

18、用電路光電二極管實際應(yīng)用電路 自動感應(yīng)水龍頭自動感應(yīng)水龍頭 光控繼電器的應(yīng)用光控繼電器的應(yīng)用 光控電焊眼罩原理圖光控電焊眼罩原理圖 1 1 光控電焊眼罩光控電焊眼罩 當(dāng)液晶屏當(dāng)液晶屏P P不通電時，液晶是透明的，眼睛可以通過液晶屏不通電時，液晶是透明的，眼睛可以通過液晶屏 看到焊點的情況。當(dāng)液晶屏看到焊點的情況。當(dāng)液晶屏P P通電時通電時, ,液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，透光度液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，透光度 大大減小。電焊光不會對眼睛產(chǎn)生危害。圖中，大大減小。電焊光不會對眼睛產(chǎn)生危害。圖中，RD2 RD2 用來接用來接 收電焊強光，收電焊強光，RD1 RD1 用來接收外界自然光。用來接收外界自然光。 2 2 汽車車燈

19、全自動控制器汽車車燈全自動控制器 一般汽車前燈都有強弱二檔，按規(guī)定，汽車在晚上行駛?cè)缬鰧γ嬗熊囻倎?，須一般汽車前燈都有強弱二檔，按規(guī)定，汽車在晚上行駛?cè)缬鰧γ嬗熊囻倎?，?將車燈打至弱檔，以免對方司機眩目而造成撞車事故。然而，由于種種原因，將車燈打至弱檔，以免對方司機眩目而造成撞車事故。然而，由于種種原因， 有些司機很難做到這一點，因而晚間事故時有發(fā)生。車燈亮度全自動控制系統(tǒng)有些司機很難做到這一點，因而晚間事故時有發(fā)生。車燈亮度全自動控制系統(tǒng) 由光電傳感器和單片微機由光電傳感器和單片微機( (或計算機或計算機) ) 系統(tǒng)組成，根據(jù)入射光信號的不同，自動系統(tǒng)組成，根據(jù)入射光信號的不同，自動 將車

20、燈置于強檔、弱檔或關(guān)閉狀態(tài)。將車燈置于強檔、弱檔或關(guān)閉狀態(tài)。 (1)(1) 白天行駛時，光電傳感器接收到較強的且強度基本不變的光信號，白天行駛時，光電傳感器接收到較強的且強度基本不變的光信號， 車燈將關(guān)閉。車燈將關(guān)閉。 (2)(2) 當(dāng)汽車晚上行駛在城市或裝有路燈的馬路上時，光電傳感器接收到當(dāng)汽車晚上行駛在城市或裝有路燈的馬路上時，光電傳感器接收到 近似于正弦變化規(guī)律的且比較弱的光信號，車燈將開啟在弱檔。近似于正弦變化規(guī)律的且比較弱的光信號，車燈將開啟在弱檔。 2 2 汽車車燈全自動控制器汽車車燈全自動控制器 (3)(3) 當(dāng)汽車晚上行駛在郊外時，光電傳感器接收不到或接收到很弱的光信號，車當(dāng)汽

21、車晚上行駛在郊外時，光電傳感器接收不到或接收到很弱的光信號，車 燈將開啟在強檔。燈將開啟在強檔。 (4)(4) 當(dāng)對面有車開來時，光電傳感器接收到的光信號強度逐步增大（說明對方車當(dāng)對面有車開來時，光電傳感器接收到的光信號強度逐步增大（說明對方車 正在接近）或強度突然大幅度變?。ㄕf明對方已關(guān)閉強光燈），車燈將開啟至正在接近）或強度突然大幅度變?。ㄕf明對方已關(guān)閉強光燈），車燈將開啟至 弱檔，直到接收不到光信號（說明車已經(jīng)交會），才重新點亮強光燈。弱檔，直到接收不到光信號（說明車已經(jīng)交會），才重新點亮強光燈。 (5)(5) 整個控制系統(tǒng)電源受汽車電門鑰匙控制，只要汽車發(fā)動，一切進(jìn)入自動控制整個控制系

22、統(tǒng)電源受汽車電門鑰匙控制，只要汽車發(fā)動，一切進(jìn)入自動控制 狀態(tài)。狀態(tài)。 2 2 汽車車燈全自動控制器汽車車燈全自動控制器 車燈亮度全自動控制原理框圖車燈亮度全自動控制原理框圖 由于汽車發(fā)動機工作時會產(chǎn)生較大的干擾信號，嚴(yán)重時單片機由于汽車發(fā)動機工作時會產(chǎn)生較大的干擾信號，嚴(yán)重時單片機 無法工作，故采用了光電隔離器。另外，系統(tǒng)的電源線、控制無法工作，故采用了光電隔離器。另外，系統(tǒng)的電源線、控制 線和印刷電路板等都要采取屏蔽措施，減少外界干擾和內(nèi)部噪線和印刷電路板等都要采取屏蔽措施，減少外界干擾和內(nèi)部噪 聲。聲。 濾去高頻干擾信號濾去高頻干擾信號 光電報警（主動）光電報警（主動） 光電報警系統(tǒng)是一

23、種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經(jīng)日益增光電報警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經(jīng)日益增 多。有對飛機、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入侵進(jìn)行的報警系統(tǒng)，也有對多。有對飛機、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入侵進(jìn)行的報警系統(tǒng)，也有對 機場、重要設(shè)施或危禁區(qū)域防范進(jìn)行報警的系統(tǒng)。一般說來，機場、重要設(shè)施或危禁區(qū)域防范進(jìn)行報警的系統(tǒng)。一般說來， 被動報警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而被動報警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而主動報警系主動報警系 統(tǒng)統(tǒng)可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一定的保密效果，設(shè)備可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一定的保密效果，設(shè)備 比較簡單。比較簡單。 光電報警（主動）光電報警（主動） 本系統(tǒng)可由

24、圖本系統(tǒng)可由圖1 1所示的五個部分組成。調(diào)制電源提供紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變所示的五個部分組成。調(diào)制電源提供紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變 化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收 調(diào)制光。轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)放大，檢波后控制報警器。下面對調(diào)制電源和檢波、調(diào)制光。轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)放大，檢波后控制報警器。下面對調(diào)制電源和檢波、 報警電路各舉一個簡單的例子。報警電路各舉一個簡單的例子。 調(diào) 制 電 源 紅 外 發(fā) 射 管 光 敏 二 極 管 放 大 器 報 警 電 路 圖圖1 1 光電報警原理方框圖光電報警原理方框圖

25、 1 1、用、用NE555NE555定時器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源。定時器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源。 NE555NE555集成電路用它構(gòu)成占空比為集成電路用它構(gòu)成占空比為50%50%的多諧振蕩器原理圖如圖的多諧振蕩器原理圖如圖2 2所示。下面對所示。下面對 照電路圖簡述其工作原理及參數(shù)選擇。照電路圖簡述其工作原理及參數(shù)選擇。 555NE 12 3 4 5 6 8 O V CC V 2 R 1 R 1 C A 7 D 圖圖2 2 多諧振蕩器多諧振蕩器 在前半周期，在前半周期，V VCC CC通過 通過R2R2、D D對對C1C1充電，由于二充電，由于二 極管極管D D的作用，電流不經(jīng)過的作用，電

26、流不經(jīng)過R1R1，因此其充電時間，因此其充電時間 T1T1為：為： 1212121 7 . 02ln 3 2 3 1 lnCRCR VV VV CRT cccc cccc 而在后半周期，電容放電時，二極而在后半周期，電容放電時，二極 管反向電阻無窮大，管反向電阻無窮大，555555內(nèi)部的三極內(nèi)部的三極 管導(dǎo)通，電流通過管導(dǎo)通，電流通過R1R1至至7 7腳直接放電，腳直接放電， 此時其放電時間此時其放電時間T2T2為：為： 1111112 7 . 02ln 3 2 3 1 lnCRCR VV VV CRT cccc cccc 555NE 12 3 4 5 6 8 O V CC V 2 R 1 R

27、 1 C A 7 D 當(dāng)當(dāng)A A點電壓上升到上限閾值電壓（約點電壓上升到上限閾值電壓（約2V2VCC CC/3 /3）時，定時器輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。）時，定時器輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。 這時，這時，A A點電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)點電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)A A點下降到下限閾值電壓（約點下降到下限閾值電壓（約 V VCC CC/3 /3）時，定時器輸出又變成高電平，調(diào)整）時，定時器輸出又變成高電平，調(diào)整R1 R1 、R2R2的電阻值得到嚴(yán)格的方波的電阻值得到嚴(yán)格的方波 輸出。當(dāng)輸出。當(dāng)R1=R2R1=R2時，輸出為方波信號。其輸出頻率為：時，輸出為方波信號。其輸出頻率為： 2ln2 1

28、1 1121 CRTT f 1uF. 0CK.RK.R 121 6565， Z KH CR f3 . 1 2 44. 1 11 555NE 12 3 4 5 6 8 O V CC V 2 R 1 R 1 C A 7 D 用用NE555NE555組成振蕩器來驅(qū)動紅外發(fā)光管組成振蕩器來驅(qū)動紅外發(fā)光管BT401BT401時，由于紅外發(fā)光管時，由于紅外發(fā)光管BT401BT401的工作的工作 電流在電流在30mA30mA以上，因此一定加一個三極管驅(qū)動電路。使輸出電流大于或等于紅以上，因此一定加一個三極管驅(qū)動電路。使輸出電流大于或等于紅 外發(fā)光管的最小工作電流。其驅(qū)動電路的參考電路圖如下圖外發(fā)光管的最小工

29、作電流。其驅(qū)動電路的參考電路圖如下圖3 3： 圖圖3 3 驅(qū)動電路驅(qū)動電路 2 2、信號放大及報警用參考電路原理、信號放大及報警用參考電路原理 先用先用 構(gòu)成一個放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號放大。再用構(gòu)成一個放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號放大。再用 構(gòu)成一個比較器，放大器的正端加構(gòu)成一個比較器，放大器的正端加2V2V左右偏壓，負(fù)端加信號電壓。當(dāng)光線未阻斷左右偏壓，負(fù)端加信號電壓。當(dāng)光線未阻斷 時，從放大器來的交流信號經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)時，從放大器來的交流信號經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)RCRC低通濾波器后得到直流電低通濾波器后得到直流電 壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于或等于

30、正輸入端電位。則放大器輸出電壓壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于或等于正輸入端電位。則放大器輸出電壓 近似為零，近似為零，LEDLED管截止，當(dāng)光線被阻斷時，信號消失。放大器只有正端加正電壓，管截止，當(dāng)光線被阻斷時，信號消失。放大器只有正端加正電壓， 輸出為正電壓，輸出為正電壓，LEDLED指示管導(dǎo)通發(fā)出紅色光（或發(fā)聲）以示報警。電阻是指示管導(dǎo)通發(fā)出紅色光（或發(fā)聲）以示報警。電阻是LEDLED限流限流 電阻。電阻。 353 2 1 LF 353 2 1 LF 圖圖4 4 報警用參考電路報警用參考電路 -V +V 1 8 6 R 1 7 R LED R1 3 V V 5 7 光 敏 二 極 管

31、R8 E R5 6 R4 D1 C1 2 R2 R3 353 2 1 LF 353 2 1 LF 參考參數(shù)值：參考參數(shù)值： R1R1：1K R21K R2：1K1K R3R3：120K R4120K R4：68K68K R5R5：1K R61K R6：5.6K5.6K R7R7：2. 2K R82. 2K R8：1K1K C1C1：10uF 10uF 紅外光電聲光報警參考電路紅外光電聲光報警參考電路2 2 48 7 6 2 15 3 V+(+5V) R1 2.2k R2 51k C1 0.2uF R3 39 D HG413 NE555 圖圖1 1 發(fā)光電路發(fā)光電路 V+(+5V) R2 6.2

32、k D BT201 T2 3DG6 T1 3DU11 R1 51k 圖圖2 2 晶體管放大電路晶體管放大電路 被動開關(guān)被動開關(guān) 利用自然光源的特性對光電開關(guān)提供信號，利用自然光源的特性對光電開關(guān)提供信號， 形成被動開關(guān)。組成被動開關(guān)的接收器是形成被動開關(guān)。組成被動開關(guān)的接收器是熱熱 釋電器件釋電器件、紅外光敏電阻或紅外光電二極管。、紅外光敏電阻或紅外光電二極管。 有熱釋電器件構(gòu)成的被動開關(guān)，可用于自動有熱釋電器件構(gòu)成的被動開關(guān)，可用于自動 開門或報警系統(tǒng)的控制。開門或報警系統(tǒng)的控制。熱釋電探測器對靜熱釋電探測器對靜 止的環(huán)境輻射不作反應(yīng)，而能夠檢測人的活止的環(huán)境輻射不作反應(yīng)，而能夠檢測人的活

33、動動。當(dāng)人走進(jìn)光電開關(guān)作用區(qū)域時，熱釋電。當(dāng)人走進(jìn)光電開關(guān)作用區(qū)域時，熱釋電 器件接收人身輻射，輸出電脈沖信號，使被器件接收人身輻射，輸出電脈沖信號，使被 動開關(guān)接通。動開關(guān)接通。 被動報警原理方框圖被動報警原理方框圖 作業(yè)作業(yè) 1、試敘述光電池的工作原理以及開路電壓、短路電流與光照度的關(guān)系。為什么試敘述光電池的工作原理以及開路電壓、短路電流與光照度的關(guān)系。為什么 光電池輸出與所接負(fù)載的大小有關(guān)？請畫出用光電池作為檢測元件時的電路并光電池輸出與所接負(fù)載的大小有關(guān)？請畫出用光電池作為檢測元件時的電路并 分析之。分析之。 2 2、為什么結(jié)型光電器件只有反偏置或零偏置時才有明顯的光電效應(yīng)？而光電三、

34、為什么結(jié)型光電器件只有反偏置或零偏置時才有明顯的光電效應(yīng)？而光電三 極管不能工作在零偏狀態(tài)？極管不能工作在零偏狀態(tài)？ 3 3、簡述、簡述PMTPMT的供電電路及電阻的取值方法和作用。的供電電路及電阻的取值方法和作用。 4 4、發(fā)光二極管工作時加正向還是反向電壓？它輸出的光強由什么控制？、發(fā)光二極管工作時加正向還是反向電壓？它輸出的光強由什么控制？ 5 5、熱電探測器與光電探測器比較，在原理上有何區(qū)別？、熱電探測器與光電探測器比較，在原理上有何區(qū)別？ 6 6、在、在SCCDSCCD器件中，信息電荷為什么會沿著半導(dǎo)體表面轉(zhuǎn)移，試以三相或二相器件中，信息電荷為什么會沿著半導(dǎo)體表面轉(zhuǎn)移，試以三相或二相

35、 SCCDSCCD為例，具體說出它們的轉(zhuǎn)移過程。為例，具體說出它們的轉(zhuǎn)移過程。 7 7、試說明視頻光電信號中采用邊沿送數(shù)法二值化數(shù)據(jù)采集電路的基本原理。、試說明視頻光電信號中采用邊沿送數(shù)法二值化數(shù)據(jù)采集電路的基本原理。 寬度測量原理寬度測量原理 穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源穩(wěn)定的遠(yuǎn)心照明光源1 1與與2 2發(fā)出的光使被測鋼板的發(fā)出的光使被測鋼板的邊沿邊沿能夠被能夠被 成像成像物鏡清楚地物鏡清楚地成像成像在兩個線陣在兩個線陣CCDCCD的像敏面上。的像敏面上。 U U（脈沖數(shù)）（脈沖數(shù)） a ab b 上壁厚上壁厚下壁厚下壁厚 外徑外徑C C n n1 1n n2 2n n3 3 0t t 外徑外徑C C a a b b 上壁厚：上壁厚：