光敏电阻传感器模块电路图
光敏电阻的应用
1. 举例说明光敏电阻的应用画出原理图及工作过程 路灯自动点熄控制由两部分组成：电阻R 、电容C 和二极管D 组成半波整流滤波电路；RCds 光敏电阻和继电器组成光控继电器;路灯接在继电器常闭触点上,由光控继电器来控制路灯的点燃和熄灭．光暗时,光敏电阻的阻值很高,继电器关,灯亮；光亮时,光敏电阻的阻值降低,继电器开,灯灭;2. 硅光电池的工作原理和等效电路为下图：a 光电池工作原理图b 光电池等效电路图c 进一步简化 从图b 中可以得到流过负载R L 的电流方程为：)1()1(/0/0--=--==KT qV s E KT qV s p D p e I E S e I I I I I －其中,S E 为光电池的光电灵敏度,E 为入射光照度,I s0是反向饱和电流,是光电池加反向偏压后出现的暗电流;当I L ＝0时,R L ＝∞开路,此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端的开路电压,以V OC 表示,由式1解得：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1ln 0I Iq kT Up OC当IpIo 时,)/ln()/(0I I q kT U p OC ≈当R L ＝0即特性曲线与电流轴的交点时所得的电流称为光电流短路电流,以Isc 表示,所以Isc ＝I p ＝Se ·E从上两式可知,光电池的短路光电流Isc 与入射光照度成正比,而开路电压Uoc 与光照度的对数成正比;3. 光外差检测只有在下列条件下才可能得到满足：①信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构,这意味着所用激光器应该单频基模运转;②信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合,为了提供最大信噪比,它们的光斑直径最好相等,因为不重合的部分对中频信号无贡献,只贡献噪声; ③信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持同一方向,这意味着两束光必须保持空间上的角准直;④在角准直,即传播方向一致的情况下,两束光的波前面还必须曲率匹配,即或者是平面,或者有相同曲率的曲面;⑤在上述条件都得到满足时,有效的光混频还要求两光波必须同偏振,因为在光混频面上它们是矢量相加;4.光电检测系统的定义：是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量,通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统;光电检测系统的构成：光源,照明光学系统,,被测对象,光学变换,光信号匹配处理,光电转换,电信号的放大与处理,计算机,控制,存储和显示等部分;5.在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度有什么特点为什么把光敏电阻造成蛇形在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度是定值,输出光电流与入射光通量成正比,即保持线性关系;光敏电阻做成蛇形,一方面既可以保证有较大的受光面积,一方面减小电极之间的距离,从而既可以减小载流子的有效极间渡越时间,提高载流子的平均寿命,增大增益,也有利于提高灵敏度;6.写出硅光电二极管的全电流方程,说明各项物理意义; 无光照流过PN 结的电流方程：)1(/0-=KT qU s d e I I有光照反偏压流过PN 结的电流方程：I=I s0e qU/KT -1- I p是正向暗电流； 是反向饱和电流； 是电子电荷量； 是结端偏置电压； 是玻尔兹曼常数； 是热力学温度； 是光生电流;7.为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应需在哪种偏置状态为什么p-n 结在外加正向偏压时,即使没有光照,电流也随着电压指数级在增加,所以有光照时,光电效应不明显;p-n 结必须在零偏和反向偏压的状态下,有明显的光电效应产生,这是因为p-n 结在反偏电压下产生的电流要饱和,所以光照增加时,得到的光生电流就会明显增加;8.光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电,试说明两种供电电路的特点;阳极接地,负高压供电:可消除外部信号输出电路与阳极之间的电位差;后面可通过一个低电压耦合电容与交流放大器相接,也可以直接与直流放大器相接由于靠近管子玻壳的金属支架或磁屏蔽筒接地,它们与阴极和倍增极之间存在比较高的电位差,结果使某些光电子打到玻壳上产生噪声；如果靠近光电阴极的端面或玻壳接地,具有高负电位的阴极与地之间就会产生漏电流;阴极接地,正高压供电：光、磁、电的屏蔽罩可以跟阴极靠得近些,屏蔽效果好,暗电流小,噪声低;阳极处于正高压,会导致寄生电容大,匹配电缆连接复杂,特别是后面若接直流放大其,整个放大器都处于高电压,不利于安全操作;后接交流放大器,使用耐高压的耦合电容来输出信号,也可将外部信号电路与阳极高压电源隔开;只适用于交流或脉冲信号测量系统;1.分析主动红外报警电路的工作原理;该主动红外报警电路分为发送端和接收端,发送端由发光二极管产生红外辐射,入射到光电三极管中,在经过光电变换及电路处理获得信息;当有人通过时,随人的移动进一步转换为交变的电信号输出;电信号经放大,鉴别后,控制警灯,警铃等装置进行报警;同时也可以利用报警信号其他处理的控制,如关门,摄像,开高压等;2,叙述激光干涉测长的原理,画出原理图;2.利用psd 位置传感器如何测量光点Ａ偏离中心的位置1I ＝0I R ／1R ,2I ＝0I R ／2R1I ／0I ＝R ／1R =2L-x ’ /2L 2I ／0I ＝R ／2R =x ’/2Lx ’=L1-1I -2I /1I +2I则入射光点M 的坐标为x=L 1I -2I /1I +2I4.PSD 用于液面位置变化测量的示意图cos h x θ∆=⋅1I ＝0I R ／1R ,2I ＝0I R ／2R 1I ／0I ＝R ／1R =2L-x ’ /2L 2I ／0I ＝R ／2R =x ’/2Lx ’=L1-1I -2I /1I +2I则入射光点M 的坐标为x=L 1I -2I /1I +2I5.以双光束干涉为例,分析相干检测的基本原理：设两相干平面波的振动 E1x,y 和E2x,y 分别为：⎩⎨⎧+-=+-=)]},([ex p{),()]},([ex p{),(22221111y x t j a y x E y x t j a y x E ϕωϕω两束光合成时,所形成干涉条纹的强度分布Ix,y 可表示为：)],(cos[2),(212221y x t a a a a y x I ϕω+∆++=)]},(cos[),(1){,(y x t y x y x A ϕωγ+∆+=式中,2221),(a a y x A +=是条纹光强的直流分量；)/(2),(222121a a a a y x +=γ是条纹的对比度； 21ωωω-=∆ 是光频差； ),(),(),(21y x y x y x ϕϕϕ-= 相位差; 当两束频率相同的光即单频光相干时,有21ωω= ,即 0=∆ω,此时)]},(cos[),(1){,(),(y x y x y x A y x I ϕγ+= 当两束光的频率不同,干涉条纹将以 ω∆的角频率随时间波动,形成光学拍频信号,也叫外差干涉信号;如果两束光的频率相差较大,超过光电检测器件的频响范围,将观察不到干涉条纹;在两束光的频率相差不大 ω∆较小的情况下,采用光电检测器件可以探测到干涉条纹信号,并且可以通过电信号处理直接测量拍频信号的频差及相位等参数,从而能以极高的灵敏度测量出相干光束本本身的特征参量,形成外差检测技术;实际上,干涉条纹的强度取决于相干光的相位差,而相位差又取决于光传输介质的折射率n 对光的传播距离ds 的线积分,即02λπϕ⎰=Lnds对于均匀介质,上式可简化为：/2λπϕnL =对上式中的变量L 和n 作全微分可得到相位变化量1I ϕ)(20L n n L ∆+∆=∆λπϕ6.溶液浓度的测量原理和工作过程：光源1发出的光经单色器2后成为单色光,该单色光的波长应选为待测溶液的峰值吸收波长;将该光线用分束器BS 分成两束,分别通过待测溶液S2和参比溶液S1,并用两个性能一致的光电探测器接收;由于参比溶液对工作波长的光不产生吸收,而待测溶液对该波长的光有较强的吸收,因此,探测器PD1接收到的光强度I1即为入射光强度I0,而探测器PD2接收到的光强度I2取决于待测溶液的浓度;系统输出电压为：2110012210122(lg lg )/lgR K U C I I R R C R K ϕϕϕϕ=-=数;为PD1上产生的光电流;2I ϕ为PD2上产生的光式中,C0为比例常电流；K1、K2为PD1和PD2的灵敏度,1ϕ 、2ϕ 为到达PD1和PD2上的光通量;若PD1和PD2性能一致,则K1＝K2,故上式可变为：2121001212lg lg R R IU C C R R I ϕϕ== 由于在忽略反射和散射的情况下,I1=I2,故02lgI U K I =可见,最后输出电压即为溶液的吸光度值,亦即反映了溶液的浓度;7.分析干涉条纹光强检测法,画出原理图;在干涉场中确定的位置上用光电元件直接检测干涉条纹的光强变化称为条纹光强检测法;下图给出了一维干涉测长的实例;为了获得最佳的光电信号,要求有最大的交变信号幅值和信噪比,这需要光学装置和光电检测器确保最佳工作条件,尽可能地提高两束光的相干度和光电转换的混频效率;单频光相干时,合成信号的瞬时光强为：221212(,,)2cos[()]I x y t a a a a t φ=++0[1cos(2)]LI I n δπλ∆=+供电电源电压和偏置电路电阻的阻值;。
CC2530控制光敏传感器
Zigbee 组网实验教程
3、 光敏传感器
前言：这一节我们我学习传感器部分内容中的光敏传感器，这一类型的传感器 跟前面温湿度的传感器最大的区别就是控制简单，只有硬件电路搭好了， 给 CC2530 的 IO 口一个高低电平就是反映外界情况。所以我们用起来就 很方便。
传感器介绍： 光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光 电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线 传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD 和 CMOS 图像传感器等。 它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感 器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许 多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感 器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测 技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲 击接合处就会产生电流。
22. void InitLed(void)
23. {
P1DIR |= 0x01; //P1_0 定义为输出
LED1 = 1;
//LED1 灯熄灭
24. }
25. /**************************** 光敏电阻初始化函数
26. *****************************/ 27. void LightInit() 28. {
16. {
17. uint i,j;
18. for(i=xms;i>0;i--)
for(j=587;j>0;j--);
19. }
20. /**************************** LED 初始化函数
光敏电阻等传感器的特性
实验分析：(1)中指针左偏，说明Rt的阻值增大；酒精蒸发吸热，温 度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大． (2)中指针右偏，Rt的阻值减小，而电阻Rt温度升高，故热敏电阻的 阻值随温度的升高而减小．
优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论．
光敏电阻的应用
( 2009年高考山东卷)为了节能和环保，一些公共场所使用光控 开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是 阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越 强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如 下表：
(1)设计电路如图所示．
2)测量步骤如下： ①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零； ②将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U0； ③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U1； ④因为U0＝km0g、U1＝kmg，所以可求m＝m0U1/U0.
【答案】 见规范解答
(2009年高考宁夏卷)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电， 为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现 自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型， 可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0，照射光较弱(如 黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开 关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构 如图所示．
的示数减小，输出功率增大，故输入功率增大，而V1的示数不变，所
以A1的示数增大，故D选项正确．
答案：D
2．如图所示是通过变压器为一精密仪器供电的电路，仪器两端的 电压可通过示波器显示出来，电路中的变压器可视为理想变压器，已知 示波器显示的电压为 U2＝31.1sin(100πt) V，变压器原线圈与副线圈的匝 n1 10 数比 ＝ ，若仪器可以看成纯电阻电路，其工作时的电阻 R＝44 Ω， n2 1 下列判断正确的是( ) A．原线圈两端电压 311 V，原线圈中的电流 70.7 mA B．原线圈两端电压 220 V，原线圈中的电流 50 mA C．原线圈所接交流电源的频率为 100 Hz D．原线圈所接交流电源的频率为 50 Hz
运用光敏电阻原理设计光感传感器实验方案
物联网技术的普及将为光感传感器提供更广阔的应用空间，例如智能家居、智慧城市等领 域的光照监测与控制。
THANKS
感谢观看
通过对比不同温度下的光敏电阻阻值，可以观察到阻值随温度
的变化趋势。
温度与输出电压关系曲线绘制
01
02
03
实验步骤
将光敏电阻接入电路，通 过改变环境温度，测量并 记录输出电压。
实验数据
记录不同温度下的输出电 压电压的关系曲线图 ，可以直观地看出温度对 输出电压的影响。
06
实验总结与展望
本次实验成果回顾
光敏电阻特性验证
成功验证了光敏电阻在不同光照条件下的电阻值变化特性，为后续 应用提供了基础数据。
传感器电路设计
完成了基于光敏电阻的光感传感器电路设计，实现了光照强度的实 时监测和输出。
实验数据分析
通过对实验数据的分析，得出了光敏电阻响应时间与光照强度之间的 关系，为优化传感器性能提供了依据。
调试与测试方法
1. 接通电源，观察LED指示灯 是否亮起，以判断电路是否正
常工作。
2. 使用光源照射光敏电阻，观 察微控制器输出的电压值是否
随光强的变化而变化。
3. 调整运算放大器的放大倍数 ，使输出电压在微控制器的模 数转换范围内。
4. 在不同光强下记录微控制器 的输出电压值，并绘制出光强 与输出电压的关系曲线，以验 证光敏电阻的线性度和灵敏度 。
进一步优化响应速度，以满足快速响应的需求。
未来发展趋势预测
多功能集成化
未来光感传感器可能会向多功能集成化方向发展，例如集成温度、湿度等环境参数的监测 功能，实现一机多用。
智能化与自适应性
随着人工智能技术的发展，光感传感器可能会具备自学习、自适应能力，能够根据环境变 化自动调整参数，提高检测准确性。
光电阻、光敏二极管、光敏三极管电路符号
光电阻、光敏二极管和光敏三极管是电子领域中常见的光敏元件，它们在光控制电路中起着重要的作用。
光电阻又称光敏电阻，是一种导电材料，它的电阻值随光强度的变化而变化。
光敏二极管和光敏三极管则是半导体器件，它们能够将光信号转换成电信号。
在本文中，我们将一起来探讨这三种光敏元件的电路符号及其应用。
1. 光电阻的电路符号是一个类似变阻器的图案，但在其中还有一个箭头指向光敏元件，表示这是一个受光控制的电阻元件。
光电阻常用于光敏电路中，如光控开关、光敏控制器等。
当光照强度增加时，光电阻的电阻值减小；当光照强度减小时，光电阻的电阻值增加。
这种特性使得光电阻在光控制电路中具有很大的应用空间。
2. 光敏二极管的电路符号类似于普通二极管，但在箭头处有一个光线的符号，表示这是一个受光控制的二极管。
光敏二极管是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它的工作原理是基于内部光电效应。
当有光照射到光敏二极管时，它的导通电阻会明显减小，从而使得电路中的电流增大。
光敏二极管常用于光电传感器、光电开关等领域。
3. 光敏三极管的电路符号也类似于普通三极管，但在箭头处同样有一个光线的符号，表示这是一种受光控制的三极管。
光敏三极管也是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它具有较高的光敏度和响应速度。
在实际电路中，光敏三极管常用于光电开关、光电传感器、光控制器等领域。
在实际应用中，光电阻、光敏二极管和光敏三极管常常需要与其他元件配合使用，以构成完整的光控制电路。
可以将光敏元件与运算放大器、比较器等元件结合起来，实现光控制电路对环境光强度的监测和控制。
光敏元件还可以与单片机或其他数字电路相连，实现数字化的光控制功能。
总结回顾：通过本文的介绍，我们了解了光电阻、光敏二极管和光敏三极管的电路符号及其应用。
在现代电子技术中，光敏元件在光控制领域有着广泛的应用，它们为光控制电路的设计和实现提供了重要的支持。
希望本文能够帮助您更全面、深刻和灵活地理解光敏元件及其在电子领域中的作用。
第十二讲 光敏电阻
22
二、特性参数
2.光电导灵敏度
S g定义为光电导g p与输入光照度E之比。
gp gpA Sg Φ E Φ A gp
g p ： 光电导（西门子S）
： 照度（勒克斯lx）
A：入射通量（流明lm)
21
二、特性参数
2.光电导灵敏度 灵敏度与光电增益的区别 材料特性 （1）灵敏度是光电导体在光照下产生光电导能力的大小。 结构参数 （2）增益指在工作状态下，各参数对光电导效应的增强能力。
U G ( n n p p ) 2 L
U
L
样品长度可以大大提高增益； ②、增加载流子的寿命也可提高增益。 光敏面作成蛇形，电极作成梳状是可保证有较大的受光表面，减小电 极之间距离，减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。
为什么要做成 蛇形？
电阻的前历效应。
2
知识应用
1、光敏电阻适于作为 ( B ) A、光的测量元件 B、光电导开关元件 C、加热元件 D、发光元件 2、光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定 电压下 ( C )
A、暗电阻大
B、亮电阻大 C、暗电阻与亮电阻差值大 D、暗电阻与亮电阻差值小
1
本讲小结
1、光敏电阻的原理和三种结构
Rf V0 I s Rd 1 R i
Is：信号电流 光敏电阻工作电路图
36
一、原理与结构
1 基本原理
当负载电阻(RL)与暗电阻(Rd)相同 时，可获得最大的信号输出。
相对输出(%)
信号输出与RL/Rd的关系曲线
35
一、原理与结构
2 基本结构 在微弱辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的平方成 反比；在强辐射作用下光电导灵敏度与光敏电阻两电极间距离l的二分之 三次方成反比。 它由一块涂在绝缘基底上的光电导
光敏电阻
1系统组成1、LED调光系统组成框图如图1.1所示。
图1.1 LED调光系统组成框图2. 单元硬件电路的设计2.1 基于MAX1771的升压(Boost)电路MAX1771是美信公司的，可以做为升压电路使用，电路结构为Boost电路，如下图2.1所示。
当电压输入电压的范围是5-12V，输出根据的调节范围是24-36V。
引脚1输出来控制场效应管I3205的导通与截止。
引脚3是电压反馈端，内置1.25V的稳压源。
当输入到3脚的电压高于或低于1.25V时，芯片会自动调节PWM占空比的减小或增大，以得到稳定的输出。
图2.1 基于MAX1771的Boost电路原理图.2.2 的设计LED驱动电路原理图如图2.2所示。
由于Buck电路的驱动比较复杂，故使用如下的电路，使在场效应管关断后让LED的负极电压升高，使得LED关闭。
当场效应管导通时，LED的负极电压被拉低，使得LED发光。
PWM调节方式使得驱动电路更简单，降低了制造成本，并可以获得较精确的步进调节。
LED照明与传统卤素低压照明相比具有许多优势：(1)光源比较集中，1 W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此非常节能；(2)LED灯的寿命比卤素灯长，一般可达几万乃至十万小时；(3)LED的结构简单，抗震性能好；(4)无须热启动时间，亮灯响应速度快；(5)工作电压在6~12 V之间。
基于这些优势，高亮度LED照明技术日益成为汽车照明的发展趋势，并可以带来很好的性价比。
由于汽车照明系统要求控制简单、节能环保、高效安全等特点[1]，因此本系统主要采用大功率LED驱动器XLT604来驱动LED发光，使用8位单片机PIC18F448输出不同占空比的PWM脉冲来动态控制其发光强度，并使用数字温度传感器DS18B20测试系统的温度，同时对系统的发热情况进行实时控制。
另外，系统还采用光敏电阻传感器对照明系统的亮度进行自适应调节。
1 系统硬件设计系统硬件主要包括以单片机为控制中心的LED驱动及调光、亮度检测、温度检测等功能模块，其中亮度检测、温度检测模块比较简单，系统主要设计了LED驱动及调光模块。
-光敏传感器PPT(共12张)
内光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)
• 光照射在半导体材料上，材料中处于价带 的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带， 使导带内电子浓度和价带内空穴增多，即 激发出光生电子-空穴对，从而使半导体材 料产生电效应。光子能量必须大于材料的 禁带宽度ΔEg才能产生内光电效应。
• 内光电效应按其工作原理可分为两种：光 电导效应和光生伏特效应。。
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光电管
• 它是个装有光阴极和阳极的真空玻璃管，结构如图1 所 示。图2 阳极通过RL与电源连接在管内形成(xíngchéng)电 场。光电管的阴极受到光照射后便发射光电子，这些光 电子在电场作用下被具有一定电位的阳极吸引，在光电 管内形成(xíngchéng)空间电子流。电阻RL上产生的电压降 正比于空间电流。
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光电效应：光照射在物体上可以看成(kàn chénɡ)是一连串的具有 一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接 体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体 中某些电子的能量而产生的电效应。光电效应可分成外光电效
应和内光电效应两类。
外光电效应：在光的照射下，使电子逸出物体表面而产 生光电子发射的现象称为外光电效应
高电平，继电器K得电吸合，其常开触点K1闭合(bìhé)，路灯EL通电发光。
R2与C3组成干扰脉冲吸收电路，可防止因短暂光线（如雷电闪光、 车辆灯光等）干扰电路的正常工作。由于时基集成电路组成的施密特触 发器具有V,D/3的回差电压，从而可避免继电器在光控临界点处的频繁 跳动而造成路灯EL的闪亮。本电路除可用于白炽灯自动控制外，也可
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光控照明灯应用(yìngyòng)传感器