光电传感器应用技术 教学课件 作者 王庆有 第3章 第2节.ppt

3.3 光敏电阻的配置电路 3.3.1 基本偏置电路 3.3.2 恒流电路 3.3.3 恒压电路 3.3.4 例题 3.4 光敏电阻的应用实例 3.4.2 火焰探测报警器 3.4.3 照相机电子快门 思考题与习题3 * 设在某照度Ev下，光敏电阻的阻值为R，电导为g，流过偏置电阻RL的电流为IL 用微变量表示 而，dR=d(1/g)=(-1/g )dg dg=S dE 因此 2 2 g v 设iL=dIL，ev=dEv，则 加在光敏电阻上的电压为R与RL对电压Ubb的分压，即UR=R/(R+RL) Ubb，因此，光电流的微变量为 将式（3-22）代入式（3-21）得 （3-21） （3-22） （3-20） （3-23） 偏置电阻RL两端的输出电压为 从式（3-24）可以看出，当电路参数确定后，输出电压信号与弱辐射入射辐射量（照度ev）成线性关系。 （3-24） 在简单偏置电路中，当RL?R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。然而，光敏电阻自身的阻值已经很高，再满足恒流偏置的条件就难以满足电路输出阻抗的要求，为此，可引入如图3-13所示的晶体管恒流偏置电路。 稳压管DW将晶体三极管的基极电压稳定，即UB=UW，流过晶体三极管发射极的电流Ie 为 （3-25） 在晶体管恒流偏置电路中输出电压Uo为 求微分得 将 代入（3-27）得 （3-27） （3-26） 或 显然，恒流偏置电路的电压灵敏度SV为 （3-28） （3-29） （3-30） 利用晶体三极管很容易构成光敏电阻的恒压偏置电路。如图3-14所示为典型的光敏电阻恒压偏置电路。 光敏电阻在恒压偏置电路的情况下输出的电流IP与处于放大状态的三极管发射极电流Ie近似相等。因此，恒压偏置电路的输出电压为 取微分，则得到输出电压的变化量为 dUo=－RcdIc=－RcdIe= RcSgUwdφ 例3-1 在如图3-15所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，Rb为820Ω，Re为3.3kΩ，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为4 V，光照度为40lx时输出电压为6V，80 lx时为8V。（设光敏电阻在30到100lx之间的?值不变） 试求：1）输出电压为7伏的照度为多少？ 2）该电路的电压灵敏度多少？ 解: 根据图3-15所示的恒流偏置电路中所给的已知条件，流过稳压管DW的电流 IW= 满足稳压二极管的工作条件，UW=4V，流过三极管发射极电阻的电流 超过1mA。 满足稳压二极管的工作条件 （1）根据题目给的条件，可得到不同光照下光敏电阻的阻值 将Re1与Re2值代入γ值计算公式，得到光照度在40~80lx之间的γ值 输出为7V时光敏电阻的阻值应为 此时的光照度可由γ值计算公式获得 E3=54.45（lx） （2）电路的电压灵敏度SV 例3-2 在如图3-16所示的恒压偏置电路中，已知DW为2CW12型稳压二极管，其稳定电压值为6V，设Rb=1kΩ，RC=510Ω, 三极管的电流放大倍率不小于80，电源电压Ubb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时恒压偏置电路的输出电压为11V,照度为450lx时输出电压为8V,试计算输出电压为9V时的照度（设光敏电阻在100~500lx间的γ值不变）为多少lx？ 照度到500lx时的输出电压为多少？ 解 分析电路可知，流过稳压二极管的电流满足2CW12的稳定工作条件，三极管的基极被稳定在6V。 设光照度为150lx时的输出电流为I1，与光敏电阻的阻值R1，则 同样,照度为300lx时流过光敏电阻的电流I2与电阻R2为 R2=680Ω 由于光敏电阻在500到100lx间的γ值不变，因此该光敏电阻的γ值应为 当输出电压为9V时，设流过光敏电阻的电流为I3，阻值为R3，则 R3=900Ω 代入γ值的计算公式便可以计算出输出电压为9V时的入射照度E3 E3=196(lx) 由γ值的计算公式可以找到500lx时的阻值R4及 三极管的输出电流I4为 R4=214Ω I4=24.7(mA) 而此时的输出电压UO为 UO=Ubb－I4R4=6.7(V) 即，在500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V。 3.4.1 照明灯的光电控制电路 如图3-17所示为一种最