Фотоелектричний датчик: принцип роботи схеми

У цій статті наш сайт “електрика” розповідає про фотоелектричний датчик – це спеціальний датчик, який здатний реагувати на зміну освітленості.

d523e742cea576c31393161cb7250840 Фотоелектричний датчик: принцип роботи схеми

У спеціальних фотоелектричних датчиків можуть використовуватися 3 види фотоефекту:

  • Зовнішній фотоефект. Він полягає в тому, що під впливом світлової енергії буде відбуватися виліт електронів з катода електронної лампи. Величина струму емісії буде залежати від освітленості катода.
  • Внутрішній фотоефект. Він буде полягати в тому, що активний опір напівпровідника знаходиться в залежності від його освітленості.
  • Вентильний фотоефект. Полягає в тому, що між шарами освітлюваного провідника і неосвещаемого напівпровідника буде виникати електрорушійна сила, величина якого залежатиме від освітленості.
  • Важливо знати! Фотоелементи, які мають зовнішній фотоефект являють собою вакуумну або газонаполненную лампу з катодом з фоточувствительно шару.

    46aad7f0908d3df1ef1d7e4dee3f02b4 Фотоелектричний датчик: принцип роботи схеми

    Анод і катод спеціального фотоелемента полягає в скляний балон, з якого буде відкачано повітря. Коли світловий потік буде потрапляти на катод частина променистої енергії повідомляється електронів і електрони будуть вилітати з катода. Це явище може мати назву фотоелектронна емісія. Щоб її використовувати між фотокатодом і анодом створюється електричне поле, яке буде направляти електрони до позитивно зарядженого анода. Коли дія світла буде припинено, тоді струм поступово зникне. До фотоелементів промислового типу будуть належати:

    • ЦГ (Киснево-цезієвий газонаповнений).
    • СЦВ (сурьмяно-цезієвий вакуумний).

    Робота кожного елемента буде визначатися рядом характеристик. У цій статті ми постаралися розглянути лише деякі з них.

    Світлові характеристики фотоелемента

    Світлова характеристика фотоелемента – це залежність фотоструму від світлового потоку, який надалі буде потрапляти на фотокатод. Чутливість фотоелемента – це відношення величини фотоструму в микроамперах до величини світлового потоку в люменах. Фотоелемент буде реагувати на інтенсивність світлового потоку і його частоту. Тому чутливість буде розподілятися на інтегральну та спектральну.

    d7bb71c2608f0ec7cb186107b50f38b9 Фотоелектричний датчик: принцип роботи схеми

    • Інтегральна чутливість – це величина струму фотоелектронної емісії, яка створює у фотоелементі всім світловим потоком.
    • Спектральна чутливість – це здатність реагувати на світлові коливання однієї частоти.

    Якщо розглянути вакуумні фотоелементи анодний струм буде обумовлений тільки електронами, які будуть вилітати з фотокатода. У газонаправленных фотоелементах струм буде створюватися не тільки електронами, але і іонами, які будуть отримані в результаті іонізації газу. Цим буде повністю пояснюватися нелінійність їх світлових характеристик. Чутливість газонаправленного фотоелемента буде більше, ніж чутливо вакуумного фотоелемента. Інтегральна чутливість фотоелемента типу СЦВ-4 буде складати 100 мкА/лм.

    b67572c8f6d166fa720786b18489d310 Фотоелектричний датчик: принцип роботи схеми

    Для використання фотоелементів в схемах автоматики буде потрібно застосування підсилювачів з великим коефіцієнтом посилення. Явище внутрішнього фотоефекту буде полягати в тому, що в результаті поглинання світла в напівпровіднику можуть з’являтися додаткові вільні електрони, завдяки чому провідність речовини значно збільшиться. У нас ви також можете дізнатися, які пристрої можуть виміряти тиск.

    Фотоопір буде складатися з світлочутливого шару напівпровідника, який має товщину близько 1 мкм. На його поверхні будуть розташовуватися струмознімні електроди. Сам чутливий елемент буде монтуватися в пластмасовому корпусі так, щоб електроди забезпечили включення фотоопору в схему через спеціальну панель.

    Промисловість на сьогоднішній день випускає різноманітні фотоопору, які будуть мати наступні типові позначення: за літерами ФС будуть стояти літери і цифри, які мають пряме відношення до складу матеріалу і конструкції. Наприклад, фотоопір, крім літер ФС у своїй назві може мати позначення А – з сірчистого свинцю, Б – з сірчистого вісмуту і До – з сірчистого кадмію.

    Робота фотоопору має досить простий принцип. При освітленні електричний опір зменшується і струм в електричному ланцюзі буде зростати. Мірою чутливості фотоопору вважається різниця струмів в темряві і на світлі, віднесена до величини світлового потоку, який буде потрапляти на фотоопір.

    Чутливість фотоопорів буде в кілька разів більше чутливості фотоелементів із зовнішнім фотоефектом.

    Основними характеристиками фотоопору вважається:

  • Спектральна чутливість. Характеризує чутливість фотоопору при впливі на нього випромінювання певної довжини хвилі.
  • Світлова чутливість. Характеризує чутливість фотосовентильных фотоелементів буде велика, так як система електродів утворює значну ємність.
  • Тепер ви точно знаєте, як працюють фотоелектричні датчики. Сподіваємося, що ця інформація була корисною та цікавою.

    Читайте також: які є прилади для вимірювання рівня рідини.