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傳感器的工作原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
閱讀：201 發(fā)布時(shí)間：2014-5-14光電傳感器的工作原理
光電傳感器的工作原理是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化,，從而實(shí)現(xiàn)控制的。光電開關(guān)是一種小型電子設(shè)備,，可以檢測出其接收到光強(qiáng)的變化,。光電傳感器通常由三部分構(gòu)成，它們分別為：發(fā)送器,、接收器和檢測電路。
發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭,，將光聚焦射向接收器,，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈做為光源,，這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器就是如今光電傳感器的雛形,。
發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源,，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管,。光束不間斷地發(fā)射,，或者改變脈沖寬度,。
接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成,。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等,。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào),。光敏二極管是現(xiàn)在常見的傳感器,。光電傳感器光敏二極管的外型與一般二極管一樣,，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口,，以便于光線射入,，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大,，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下,，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí),，它與普通二極管一樣，反向電流很小稱為光敏二極管的暗電流,；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā),，產(chǎn)生電子-空穴,，稱為光電載流子。
在外電場的作用下,，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流,，該反向電流稱為光電流,。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比,，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。
光電開關(guān)光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外,，還有對電信號(hào)放大的功能,。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極,，基極不引出,，管殼同樣開窗口，以便光線射入,。為增大光照，基區(qū)面積做得很大,，發(fā)射區(qū)較小,，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏,，發(fā)射結(jié)正偏,。在無光照時(shí)管子流過的電流為暗電流Iceo=(1+β)Icbo,，比一般三極管的穿透電流還小,；當(dāng)有光照時(shí),，激發(fā)大量的電子-空穴對，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大,，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=(1+β)Ib,，可見光電傳感器光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。
此外,，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維,。角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置，它由很小的三角錐體反射材料組成,，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角,，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后,，仍從這根反射線返回。