利用光敏电阻实现火焰报警.doc
- 文档编号:1258868
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOC
- 页数:9
- 大小:111.44KB
利用光敏电阻实现火焰报警.doc
《利用光敏电阻实现火焰报警.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《利用光敏电阻实现火焰报警.doc(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
※※※※※※※※※
※※
※※
※※
※※※※※※※※※
2008级
测试技术课程设计
题目:
利用光敏电阻实现火焰报警
姓名
学号
2
院、系、部
电气工程系
专业
自动化
目录
1、课程设计任务书 1
2、概述 2
2.1系统组成框图 2
2.2光敏电阻的原理及特性 2
3、电路图 5
4、总结与展望 6
5、参考文献 7
1、课程设计任务书
光敏电阻又称光导管,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
一、主要内容
利用硫化铅光敏电阻实现火焰探测报警
二、基本要求
1.实现基本功能:
感应、存储、放大、报警
2.完成3000字设计报告。
三、主要技术指标(或研究方法)
1.采用恒压偏置电路
2.性能可靠,操作简便。
四、应收集的资料及参考文献
1.硫化铅光敏电阻
2.恒压偏置电路
2、概述
2.1系统组成框图
光敏电阻又称光导管,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
本课题采用的是利用硫化铅光敏电阻实现火焰探测报警。
系统硬件原理框图如图:
系统框图
2.2光敏电阻的原理及特性
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。
光敏电阻的特性:
(1)光电流、亮电阻。
光敏电阻器在一定的外加电压下,当有光照射时,流过的电流称为光电流,外加电压与光电流之比称为亮电阻,常用“100LX”表示。
(2)暗电流、暗电阻。
光敏电阻在一定的外加电压下,当没有光照射的时候,流过的电流称为暗电流。
外加电压与暗电流之比称为暗电阻,常用“0LX”表示。
(3)灵敏度。
灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值(暗电阻)与受光照射时的电阻值(亮电阻)的相对变化值。
(4)下图表示CdS光敏电阻的光照特性。
在一定外加电压下,光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。
不同类型光敏电阻光照特性不同,但光照特性曲线均呈非线性。
因此它不宜作定量检测元件,这是光敏电阻的不足之处。
一般在自动控制系统中用作光电开关。
(5)光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。
从图中可知,硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度,峰值在红外区域;硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。
因此,在选用光敏电阻时,应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑,才能获得满意的效果。
(6)光敏电阻的伏安特性
在一定照度下,加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。
图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。
由曲线可知,在给定偏压下,光照度较大,光电流也越大。
在一定的光照度下,所加的电压越大,光电流越大,而且无饱和现象。
但是电压不能无限地增大,因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。
超过最高工作电压和最大额定电流,可能导致光敏电阻永久性损坏。
(7)光敏电阻的频率特性
当光敏电阻受到脉冲光照射时,光电要经过一段时间才能达到稳定值,而在停止光照后,光电流也不立刻为零,这就是光敏电阻的时延特性。
由于不同材料的光敏,电阻时延特性不同,所以它们的频率特性也不同,如图。
硫化铅的使用频率比硫化镉高得多,但多数光敏电阻的时延都比较大,所以,它不能用在要求快速响应的场合。
(8)光敏电阻的温度特性
其性能(灵敏度、暗电阻)受温度的影响较大。
随着温度的升高,其暗电阻和灵敏度下降,光谱特性曲线的峰值向波长短的方向移动。
硫化镉的光电流I和温度T的关系如图所示。
有时为了提高灵敏度,或为了能够接收较长波段的辐射,将元件降温使用。
例如,可利用制冷器使光敏电阻的温度降低
3﹑电路图
下图是采用硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图。
硫化铅光敏电阻的暗电阻为1MΩ,亮电阻为0.2MΩ(光照度0.01W/m2下测试的),峰值响应波长为2.2μm。
硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路,其偏置电压约为6V,电流约为6μΑ。
V2管集电极电阻两端并联68μF的电容,可以抑制100Hz以上的高频,使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。
V2、V3构成二级负反馈互补放大器,火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。
采用恒压偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后,器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度,保证火焰报警器能长期稳定地工作。
4﹑设计总结
回顾起此次传感器课程设计,我仍感慨颇多,的确,从选题到定稿,从理论到实践,在接近一星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说不懂一些元器件的使用方法,对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的辛勤指导下,终于游逆而解。
同时,在老师那里我学得到很多实用的知识,在次我表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
5、参考文献
1、传感器原理与应用技术刘爱华满宝元,人民邮电出版社,2010年11月
2、传感器与传感器技术河道清,张禾,谌海云,科学出版社,2008年6月
3、传感器及其应用实例何希才,机械工业出版社,2003年8月
13
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 利用 光敏 电阻 实现 火焰 报警