光敏电阻传感器综合设计实训论文(6)

2021-02-21 08:21

光敏电阻测光强度设计

击、耐震动、抗过载能力强和寿命长等特点。所以选择光敏电阻采集光照信号,并把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值,电路如原理图所示。于是,就把对光照信号的处理转化为对电压信号V的处理。

(2)信号处理部分:

采用集成电压比较器LM339N作为信号处理的核心元件,电路连接如原理图所示。光强、适宜、黑暗三种光照状态转换为三个电压值V1,V2,V3作为比较器的输入电压;两个比较器设置两个参考电压Vref1,Vref2。工作过程分析如下:光照较强时V1> Vref1>Vref2,两个比较器的输出电压分别为(5V,0V);光照适宜时Vref1>V2> Vref2, 两个比较器的输出电压分别为(-5V,0); 光照黑暗时V3< Vref2 < Vref1 两个比较器的输出电压分别为(-5V,5V)。这样就完成了从模拟信号到数字信号的转换,显示部分就变得容易了。

(3)光强显示部分

采用数码管显示不同的光强状态。由于比较器的驱动能力有限,所以在输出端加一个上拉电阻提高其驱动能力。电路连接如原理图所示,分析如下:不同的光照强度下,数码管会显示不同的数值,这就从另一个方面测出来光照强度的大小。 2.4 元器件的选择

本设计主要用到光敏电阻,排阻,LM358双运算放大器,双积分型A/D转换器ICL7107,一位共阴数码管,以及一些常用的电容和电阻。 2.5 光敏电阻功能及简介

光敏电阻是一种特殊的电阻,简称光电阻,又名光导管。它的电阻和光线的强弱有直接关系。光强度增加,则电阻减小;光强度减小,则电阻增大。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度,两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。

半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴,电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。


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