光电检测课程设计指导书
光电检测课程设计

光电检测课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握光电检测的基本原理,理解光电效应、光电器件的工作原理及其在检测技术中的应用。
2. 使学生了解不同类型的光电传感器及其特性,能够分析其在实际工程中的应用场景。
3. 引导学生掌握光电检测系统的构建方法,学会进行简单的光电检测系统设计和分析。
技能目标:1. 培养学生运用光电传感器进行数据采集和处理的能力,提高实际操作技能。
2. 培养学生运用所学知识解决实际光电检测问题的能力,提高创新意识和实践能力。
3. 提高学生的团队协作能力,学会在团队中分工合作,共同完成项目任务。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光电检测技术的兴趣,激发学习热情,形成主动学习的态度。
2. 培养学生具有严谨的科学态度和良好的实验习惯,注重实验数据的真实性和准确性。
3. 引导学生关注光电检测技术在生产、生活和社会发展中的应用,认识光电检测技术对社会进步的重要性。
课程性质:本课程为高二年级物理选修课程,结合物理知识和实践操作,注重培养学生的实际应用能力。
学生特点:高二年级学生具有一定的物理基础,思维活跃,好奇心强,具备一定的自主学习能力。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,通过项目式教学,提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 光电检测基本原理:光电效应、光电器件原理、光电传感器工作原理。
教材章节:第二章光电检测技术基础2. 光电传感器类型及特性:光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电管、光电倍增管等。
教材章节:第三章光电器件及其特性3. 光电检测系统构建:系统设计原理、传感器选型、信号处理与分析、应用案例。
教材章节:第四章光电检测系统设计与应用4. 实践操作:光电传感器数据采集、处理与分析,实际应用场景下的检测项目实施。
教材章节:第五章实践操作与案例分析5. 创新设计:结合所学知识,开展小组项目,设计并实现一个简单的光电检测系统。
光电探测方法课程设计

光电探测方法课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光电探测方法的基本原理、实验技能和应用范围。
通过本课程的学习,学生应能理解光电效应、光子探测、光电器件的工作原理,掌握光电探测实验的基本技能,并能够将所学知识应用于实际问题的解决中。
具体来说,知识目标包括:1.掌握光电效应的基本原理和条件。
2.了解光子探测的原理和方法。
3.理解光电器件的分类和工作原理。
4.掌握光电探测实验的基本技能。
技能目标包括:1.能够运用光电探测原理进行实验设计和数据处理。
2.能够操作光电器件进行实验。
3.能够分析实验结果,并提出合理的解释。
情感态度价值观目标包括:1.培养对光电探测技术的兴趣和好奇心。
2.培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
3.使学生意识到光电探测技术在现代科技中的重要性和应用前景。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光电效应、光子探测、光电器件的工作原理和实验技能。
1.光电效应:介绍光电效应的基本原理、条件和发展历程。
2.光子探测:讲解光子探测的原理和方法,包括光子计数和光子能量测量。
3.光电器件:介绍常见光电器件的分类、工作原理和性能特点,如光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
4.实验技能:教授光电探测实验的基本技能,包括实验装置的搭建、实验操作和数据处理。
教学大纲将按照以下顺序进行教学:1.光电效应的基本原理和条件。
2.光子探测的原理和方法。
3.光电器件的分类和工作原理。
4.光电探测实验的基本技能和操作。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握光电探测方法的基本原理和知识。
2.讨论法:通过小组讨论,培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法:通过分析实际案例,使学生更好地理解和应用光电探测技术。
4.实验法:通过实验操作,培养学生的实验技能和实际问题解决能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,将选择和准备以下教学资源:1.教材:选择一本适合学生水平的教材,作为主要的学习资源。
光电检测课程设计任务书

光电检测技术课程设计课题:
班级学号
姓名
专业
学院
指导教师
淮阴工学院
测控技术与仪器教研室
2015年12月
光电检测技术课程设计任务书
本设计安排在《光电检测技术》课程结束后进行,时间为1周。
具体安排如下:
序号内容时间(天)完成内容备注
1 设计准备 1
2 检测电路的总体设计 1.5
3 电路图设计 1.5 电路图一张
4 整理和编写设计说明书0.
5 每人一份
5 答辩0.5
设计题目:设计一个光电检测系统(如光电转速计设计)
设计要求:设计出一个完整的光电检测系统,包含光源、光路、光电探测器、信号处理电路(必要时包括放大、整形、滤波等调理电路)、显示或控制电路,并利用Protel99se等设计工具设计逻辑电路图和PCB。
设计说明书要求:每人一份设计说明书(手写),要有封面。
报告按照论文的格式要求写(参照下面格式),包括设计目的、意义;总体设计方案、器件选择、每个部分电路的具体设计方案、需要软件部分的要有主程序流程图、各个模块部分流程图。
不允许雷同。
说明书样例:
1.绪论
1.1设计目的、意义(介绍设计的系统的功能、有什么用途)
1.2总体设计方案(包括系统框图、各部分功能介绍)
2.硬件设计
2.1元器件选择
2.2 从这一节开始介绍各部分电路设计
2.3
……..
3.软件设计
3.1主程序设计(包括主程序流程图和介绍程序流程)
3.2从这一节开始介绍各部分程序(包括各部分程序流程图)
……….
4.总结(介绍本设计做了哪些东西、实现了哪些功能、还有什么缺陷、怎么完善)。
光电检测原理课程设计

1.引言光通量是表征光源特性的一个重要参数,在电光源产业和照明工程中有广泛的应用。
光源的光通量可以用分布光度计或积分球两种方法进行测量[1.2]。
积分球方法虽然简单易行、设备投入少,但是由于积分球内物体的自吸收效应等问题,使得积分球偏离理想积分球,造成测试原理性误差,测量精确度不高。
特别是对于LED光源,由于其体积小、窄光束等特点,采用积分球测量其光通量会造成较大误差,误差甚至达到30%~40%。
同时积分球法为相对测量方法,必须采用光通量标准灯对系统进行定标[3]。
分布光度计测量光通量是通过测量光源的空间光强分布曲线并通过积分计算光源的光通量。
分布光度计是绝对测量法,是较为精确的方法。
用分布光度计测量光通量不需要标准灯,而且还可以根据光强分布计算出区域光通量、光效、光束角等对光源和灯具都非常重要的参数。
虽然分布光度计测量光源光通量在原理上是绝对精确的方法,但是在实际测量过程中由于仪器测量精度、测量条件、测量参数等的不同也会造成较大的测量误差。
特别对于新型光源LED,其大小、种类、颜色、光束角等类型多样,对于不同颜色、不同光束角的LED采用同一台仪器测量其光通量,或针对同一只LED,采用不同的实验参数时,都会带来不同的测量误差。
本文将针对不同光束角、不同颜色、不同功率的LED样品,用分布光度计测量光通量存在的不确定性因素以及带来的误差,并在不同光束角、不同颜色的LED间进行了比较,提出了更精确、更省时地测量LED光通量的优化参数设置。
分布光度计是一个高度自动化灯具配光性能测试系统,主要用于各类LED灯具、室内灯具、户外灯具、道路灯具以及投光灯具的光度性能测试,以及光源总光通量的测试。
LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的,LED的角度越小它的亮度越高。
如果是5MM的LED180度角的白光的发光强度只有几百MCD,而15度角的光强就要去到一万多两万MCD的了,光强相差好几十倍,如果是用于户外照明,最好是用大功率的LED,亮度就更高了,单个功率有1W,3W,5W,还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED,功率去到几百W都有。
课程设计报告 光电检测电路设计

应用物理学专业实验课程设计光电检测电路设计太原理工大学课程设计任务书应用物理学专业实验课程设计基于光电检测电路的设计目录第一章选题背景与总体思路 (6)1.1、选题背景 (6)1.2、总体思路 (6)第二章设计原理 (7)2.1、选材 (7)2.1.1、AT89S52芯片 (7)2.1.2、二极管 (7)2.1.3、三极管 (8)2.2、光电电路 (9)2.2.1发光电路 (8)2.2.2光接收电路 (10)2.3、原理图 (9)第三章电路的功能实现 (10)3.1、控制电路——89S52芯片 (10)3.1.1、电源电路 (10)3.1.2、复位电路 (10)3.1.3、晶振电路 (10)3.2、检测电路 (10)第四章程序设计及说明 (24)第五章结果分析 (43)5.1、实验结果分析 (43)5.2、设计心得 (43)参考文献 (44)第一章选题背景与总体思路1.1 选题背景生活中有些时候需要计数,如生产线上对产品的计数等。
有时还需要对发现故障时进行预警。
这些功能都需要进行检测。
单片机本身是一个微控制器,内部无任何程序,当它和其他器件设备有机地组合在一起,并配置适当的工作程序,就构成一个单片机应用系统。
在应用系统中以它为核心,控制其它外围电路协调工作,有很强的功能,可以实现很多功能。
随着时代的进步和发展,单片机作为一种比较成熟的技术,在我们生活,工作,科研等各个领域有着及其广泛的应用。
我们计划设计一电路以实现检测1.2 总体思路本实验种光敏二极管是否接受到一发光二极管的关将会导通或者截止,控制三极管的输出电平,再看另一发光二极管的亮灭,达到检测。
光敏二极管与一发光二极管对接。
当没有物体通过时,光敏二极管接受到来自发光二极管的光,其内部电阻小,光敏二极管导通,三极管输出高电平;当有物体通过时,光敏二极管无法接受来自发光二极管的光,其内电阻大,光敏二极管截止,三极管输出高电平。
通过编程,控制另一发光二极管的亮灭,即用另一发光二极管的亮灭检测是否有物体通过。
光电测速课程设计

光电测速课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解光电测速的基本原理,掌握光电测速仪器的使用方法,培养学生运用光电测速技术解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:a.了解光电测速的基本原理;b.掌握光电测速仪器的主要部件及其作用;c.知道光电测速技术在实际中的应用。
2.技能目标:a.能够正确使用光电测速仪器进行测量;b.能够分析测量数据,得出合理结论;c.能够运用光电测速技术解决实际问题。
3.情感态度价值观目标:a.培养学生的动手能力,提高学生对科学的兴趣;b.培养学生团队合作精神,提高学生沟通协作能力;c.培养学生关注社会热点,提高学生的社会责任意识。
二、教学内容本课程主要内容包括光电测速的基本原理、光电测速仪器的主要部件及其作用、光电测速技术的应用等。
具体安排如下:1.第一课时:光电测速的基本原理a.光的传播速度;b.光电效应及其应用;c.光电测速的原理。
2.第二课时:光电测速仪器的主要部件及其作用b.光敏元件;c.信号处理电路;d.显示与输出装置。
3.第三课时:光电测速技术的应用a.运动物体速度的测量;b.生产过程中的速度监控;c.光电测速技术在其他领域的应用。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、实验法等。
具体安排如下:1.讲授法:用于讲解光电测速的基本原理、光电测速仪器的主要部件及其作用等理论知识。
2.讨论法:通过小组讨论,让学生分享对光电测速技术应用的看法,培养学生的沟通协作能力。
3.实验法:让学生动手操作光电测速仪器,培养学生的动手能力,提高学生对科学的兴趣。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《光电测速技术与应用》;2.参考书:光电测速技术相关论文和专著;3.多媒体资料:光电测速仪器操作演示视频;4.实验设备:光电测速仪器、实验器材等。
通过以上教学资源,为学生提供丰富的学习体验,帮助学生更好地掌握光电测速知识。
光电检测课程设计指导书
课程设计指导书声光控延时照明电路的设计与制作物理学院光科12 专用扬州大学物理教学实验中心2015年11月光电检测课程设计任务书项目名称:声光控延时照明电路一、设计目的根据光电检测技术知识,以及可获得技术书籍与电子文档,初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力;熟悉电子系统设计的一般流程;掌握分析电路原理、工程计算及对主要技术性能进行测试的常见方法;学会使用电路仿真分析软件在计算机上进行电路设计与分析的方法。
二、任务与要求设计一个声光触摸三控延时照明电路,满足以下基本要求:(1)在白天,光照好,不管过路者发出多大声音,都不会使灯泡发亮。
(2)夜晚光暗,过路者发出声响,电路就会控制灯泡点亮。
(3)人走后,几十秒后自动关闭。
(4)当声控和光控两个电路一方或同时损坏时,就由按键开关控制电路继续正常工作,提供照明。
(5)负载采用手电筒常用的3.8V/0.3A小电珠。
光控部分采用可见光光敏电阻,声控部分采用驻极体电容话筒。
系统采用四节干电池供电。
实验室提供主要元器件如下:NE555CD4011驻极体电容话筒光敏电阻三极管小灯泡电阻、电容等三、任务安排四、课程设计报告要求1、任务说明2、目录3、正文(1)总体方案框图设计(2)单元电路具体设计(3)计算器件参数值(4)选择相关元器件(5)画出总体设计电路图(6)组装调试的内容,如使用的主要仪器和仪表、调试电路的方法和技巧、测试的数据和波形并与计算结果进行比较分析、调试中出现的故障、原因及排除方法。
4、课程设计的收获及体会5、参考文献6、元件清单附录1.光控电路在电子电路中,常用光敏器件构成光控电路。
所谓光敏器件通常是指能将光能转变成为电信号的半导体传感器。
常用的光敏器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
1.1. 光敏电阻的制作材料及其结构原理光敏电阻是采用半导体材料制作,利用内光电效应工作的光电元件。
它在光线的作用下其阻值往往变小,这种现象称为光导效应,因此,光敏电阻又称光导管。
《光电检测技术及系统》 实验指导书
《光电检测技术及系统》实验指导书闻春敖浙江大学光电信息工程学系光电信息工程实验中心2013年4月实验规则注意事项预习要求1、实验前必须认真阅读实验指导书及必要的参考资料。
明确实验目的。
熟悉内容和步骤,达到规定要求后才可进行。
2、安装实验装置前,检查所有仪器电源开关“关”状态,所有微调旋钮为最小位置,安装好后,应认真检查,确定无误。
再经指导老师检查允许后方可接上电源,开启电源时,必须通知本组同学,实验完毕,需将可调旋钮至最小,然后再关闭全部仪器电源。
3、实验时,不要随便开关电源,也不要使身体与设备的带电部分接触,实验中有百伏以上甚至万伏以上高压,必须引起高度重视。
4、一旦发生事故或异常情况,立即关闭所有电源,经指导老师查明故障后,方可继续实验,尚未查明原因前,不要改变现状,以便分析原因,吸取教训。
5、实验完毕,实验结果必须由指导教师审阅,待全部正确后方可将实验装置恢复原状,所有仪器放回原处,排列整齐,经老师同意后方可离去。
6、进实验室就得遵守实验室规章制度,更应注意的是实验时必须保持安静、整洁、不许随便乱动旋钮及开启电源开关,不准随便搬动实验装置。
7、实验前简单写好实验目的,原理步骤及预习要求所需测量的内容,理论曲线,然后根据实验要求进行安装测试。
实验报告写法与要求一、实验报告应将实验题目、目的、班级、组别、姓名、学号及同组者姓名等各项书写完整。
二、实验报告具体内容及要求:(可参考实验指导书,但不能照抄,希望按自己体会写)。
(一)实验目的(二)实验仪器(三)实验原理(简写)(四)实验步骤:(写出实验方法和顺序,并画出装置示意图或线路图)(五)实验结果(1)记录实验现象及条件(2)记录必要数据(必要时列出表格)(3)对实验结果进行理论分析目录实验一光伏探测器件的应用电路及其特性测量实验二光电导探测器的应用电路及其特性测量实验三光电倍增管的应用电路及特性测试实验四位置灵敏探测器(PSD)实验五典型光电测量系统的设计实验六光学传感三维面形测量实验七面阵CCD原理及驱动实验实验八光电探测器光谱响应的实验实验系统的组成系统由光电器件(光电倍增管、光电池等)、光电探测器测试暗箱、工作电源(卤钨灯电源、光电倍增管电源等)、电流电压转换及放大滤波电路、标准A光源稳流电源、PSD位置传感器实验装置、照度计、计算机等组成。
光电检测技术与系统第二版课程设计
光电检测技术与系统第二版课程设计概述本课程设计旨在通过实践项目,深入了解光电检测技术和系统,并应用所学知识解决实际问题。
本设计将涵盖以下主题:•光电检测的概念和原理•光电检测中常用的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析•光电检测系统的设计和实现本设计将分为两个部分:•第一部分:理论研究和实验演示。
•第二部分:实际项目研究和应用案例。
第一部分第一部分分为两个模块:第一模块(理论研究)本模块的目标是深入了解光电检测技术和系统的理论。
学生将学习以下重点内容:•光电检测的基本概念和原理•光电检测中常见的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法第二模块(实验演示)本模块的目标是让学生通过实验演示深入了解光电检测技术和系统的使用。
学生将学习以下内容:•如何选择和使用适当的光电检测传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已学习的理论知识和实验演示,制作一份光电检测技术的课程报告,该报告的目标是让学生在光电检测技术和系统方面的理解更加深刻。
第二部分第二部分分为两个模块:第一模块(实际项目研究)本模块的目标是让学生通过研究具体的实际项目,深入了解光电检测技术和系统在实际应用中的使用。
学生将研究以下内容:•光电检测技术在现实生活中的应用案例•光电检测技术在现实生活中面临的挑战和问题•光电检测技术的未来发展趋势第二模块(应用案例)本模块的目标是让学生通过应用案例研究,了解光电检测技术和系统在实际情况中的应用。
学生将学习以下内容:•光电检测技术在实际应用中的优势和不足•光电检测技术在不同行业中的应用案例•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已经学到的知识和调查结果,制作一份光电检测技术的应用案例报告,该报告的目标是让学生对光电检测技术在实际应用中有更为深刻的了解。
总结通过本课程设计,学生将学到光电检测技术和系统的基本概念和原理,掌握光电检测中常见的器件和传感器,学会光电检测信号的处理和分析方法,了解光电检测系统的设计和实现方法。
光电检测技术实验指导书
光电检测技术及系统 实验指导书精仪学院实验教学中心2014年6月实验一 缝宽或间隙的衍射测量一、实验目的:a) 了解激光衍射计量原理 b) 利用间隙计量法测量缝宽二、实验原理激光衍射计量的基本原理是利用激光下的夫朗和费衍射效应。
夫朗和费衍射是一种远场衍射。
衍射计量是利用被测物与参考物之间的间隙所形成的远场衍射来完成。
当激光照射被测物与参考的标准物之间的间隙时,这相当于单缝的远场衍射。
当入射平面波的波长为λ,入射到长度为L,宽度为w 的单缝上(L>w>λ),并与观测屏距离λ2w R >>时,在观测屏E的视场上将看到十分清晰的衍射条纹。
图1是计量原理图,图2是等效衍射图。
在观察屏E 上由单缝形成的衍射条纹,其光强I 的分布由物理光学知道有:⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=220sin ββI I式中:θλπβsin ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=w ;θ为衍射角,I 0是00=θ时的光强,即光轴上的光强度。
上式就是远场衍射光强分布的基本公式,说明衍射光强是随sinβ的平方而衰减。
当ππππβn ±±±±="",3,2,,0处将出现强度为零的条纹,即I=0 的暗条纹。
测定任一个暗条纹的位置变化就可以知道间隙w 的尺寸和尺寸变化。
这就是衍射计量的原理。
因为θλπβsin ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=w ,对暗条纹则有 πθλπn w =⎟⎠⎞⎜⎝⎛sin 当θ不大时,从远场条件,有Rx tg n=≅θθsin 式中:x n 为第n 级暗条纹中心距中央零级条纹中心的距离,R 为观察屏距单缝平面的距离。
最后写成:nx Rn w λ=这就是衍射计量的基本公式。
为计算方便,设t nx =0,t 为衍射条纹的间隔,则 tr w λ=已知λ,R(R=f),测定两个暗条纹的间隔t,就可计算出w 的精确尺寸。
当被测物尺寸改变σ时,相当于狭缝尺寸w 改变σ,衍射条纹中心位置随之改变,则⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−=0011x xR n w w λσ 式中:w 0, w 分别为起始缝宽和最后缝宽;x 0, x 分别为起始时衍射条纹中心位置和变动后衍射条纹中心位置(条纹n 不变)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程设计指导书
声光控延时照明电路的设计与制作
物理学院光科12 专用
扬州大学物理教学实验中心
2015年11月
光电检测课程设计任务书
项目名称:声光控延时照明电路
一、设计目的
根据光电检测技术知识,以及可获得技术书籍与电子文档,初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力;熟悉电子系统设计的一般流程;掌握分析电路原理、工程计算及对主要技术性能进行测试的常见方法;学会使用电路仿真分析软件在计算机上进行电路设计与分析的方法。
二、任务与要求
设计一个声光触摸三控延时照明电路,满足以下基本要求:
(1)在白天,光照好,不管过路者发出多大声音,都不会使灯泡发亮。
(2)夜晚光暗,过路者发出声响,电路就会控制灯泡点亮。
(3)人走后,几十秒后自动关闭。
(4)当声控和光控两个电路一方或同时损坏时,就由按键开关控制电路继续正常工作,提供照明。
(5)负载采用手电筒常用的3.8V/0.3A小电珠。
光控部分采用可见光光敏电阻,声控部分采用驻极体电容话筒。
系统采用四节干电池供电。
实验室提供主要元器件如下:
NE555
CD4011
驻极体电容话筒
光敏电阻
三极管
小灯泡
电阻、电容等
三、任务安排
四、课程设计报告要求
1、任务说明
2、目录
3、正文
(1)总体方案框图设计
(2)单元电路具体设计
(3)计算器件参数值
(4)选择相关元器件
(5)画出总体设计电路图
(6)组装调试的内容,如使用的主要仪器和仪表、调试电路的方法和技巧、测试的数据和波形并与计算结果进行比较分析、调试中出现的故障、原因及排除
方法。
4、课程设计的收获及体会
5、参考文献
6、元件清单
附录
1.光控电路
在电子电路中,常用光敏器件构成光控电路。
所谓光敏器件通常是指能将光能转变成为电信号的半导体传感器。
常用的光敏器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
1.1. 光敏电阻的制作材料及其结构原理
光敏电阻是采用半导体材料制作,利用内光电效应工作的光电元件。
它在光线的作用下其阻值往往变小,这种现象称为光导效应,因此,光敏电阻又称光导管。
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。
通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,然后接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。
在黑暗环境里,它的电阻值很高,当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在价带中产生一个带正电荷的空穴,这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从而造成光敏电阻阻值下降。
光照愈强,阻值愈低。
入射光消失后,由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合,光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压,其中便有电流通过,受到适当波长的光线照射时,电流就会随光强的增加而变大,从而实现光电转换。
光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也可以加交流电压。
如图1所示。
图1 光敏电阻结构示意图及图形符号
在本设计中光敏电阻是R L,正如原理所说,在白天由于光照强度大,R L 光敏电阻的阻值很小,前一级电信号来时,由于阻值小使得R L两端的电压很低,无法使后一级电路正常工作,从而使灯炮在白天不会亮;在而夜晚光敏电阻R L的阻值很大,前一级来信号时,由于阻值大使得R L两端的电压高,所以能够使下一级正常工作。
1.2. 光敏电阻器的特性及主要参数
光敏电阻器是根据半导体的光敏导电效应制成的,使用时给它施加以直流或交流偏压。
它是用硫化镉(CdS)或硒化镉(CdSe)材料制成的特殊电阻器,它对光线非常敏感。
无光线照射时呈高阻态,暗阻值一般可达1.5M欧姆以上;有光照时材料中变激发出自由电子与空穴,使其电阻减小,随着照度的增高,电阻值迅速降低,亮阻值可小至1k欧姆以下。
可见光敏电阻的暗值与亮阻值之比约为1500倍,暗阻愈高愈好。
光敏电阻器的外型及符号如图所示。
其结构特征是把条状的光敏材料封装在圆形管壳内,有的还用玻璃透明材料制成防护罩。
和普通电阻器一样,它也有两根引线。
光敏电阻器的主要参数见表1:
表1 几种光敏电阻器的参数
1.3. 光敏电阻的检测
用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无穷大。
此值越大说明光敏电阻性能越好。
若此值很小或接近为零,说明光敏电阻已烧穿损坏,不能再继续使用。
将一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,阻值明显减些小此值越小说明光敏电阻性能越好。
若此值很大甚至无穷大,表明光敏电阻内部开路损坏,也不能再继续使用。
将光敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动,使其间断受光,此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。
如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动,说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。
2.声控电路
声控电路的组成主要由声控传感器、声音信号放大器、控制电路、驱动
电路及执行电路等组成。
2.1. 声传感器(驻极体话筒)
声传感器是声控电路的重要器件,它的作用是用来接受声控信号,把声控信号转换成电信号。
常用的声传感器有驻极体电容话筒、压电蜂鸣器及扬声器等,使用的较多的是驻极体电容话筒。
驻极体电容话筒是一种有源声音传感器,它具有灵敏度高、体积小、使用方便等特点。
1.驻极体话筒的结构与原理
驻极体话筒的工作原理如图2所示。
图 2 驻极体话筒工作原理图
话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极(背称为背电极)构成。
驻极体面与背电极相对,中间有一个极小的空气隙,形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质,以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。
电容的两极之间有输出电极。
由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。
当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时;改变了电容两极版之间的距离,从而引起电容的容量发生变化,由于驻极体上的电荷数始终保持恒定,根据公式:Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化,从而输出电信号,实现声—电的变换。
实际上驻极体话筒的内部结构如图3所示。
图3 驻极体话筒内部结构
由于实际电容器的电容量很小,输出的电信号极为微弱,输出阻抗极高,可达数百兆欧以上。
因此,它不能直接与放大电路相连接,必须连接阻抗变换器。
通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。
内部电气原理如图4所示。
图4 内部电气原理图
电容器的两个电极接在栅源极之间,电容两端电压既为栅源极偏置电压Ucs,Ucs变化时,引起场效应管的源漏极之间Idc的电流变化,实现了阻抗变换。
一般话筒经变换后输出电阻小于2千欧。
2.驻极体话筒极性的判别
驻极体话筒体积小,结构简单,电声性能好,价格低廉,应用非常广泛。
驻极体话筒的内部结构如图3所示。
由声电转换系统和场效应管两部分组成。
它的电路的接法有两种:源极输出和漏极输出。
源极输出有三根引出线,漏极D接电源正极,源极S经电阻接地,再经一电容作信号输出;漏极输出有两根引出线。
3.驻极体话筒的特性参数
(1).工作电压Uds1.5~12V,常用的有1.5V,3V,4.5V三种。
(2).工作电流Ids0.1~1mA之间。
(3).输出阻抗一般小于2K(欧姆)。
(4).灵敏度单位:伏/帕,国产的分为4档,红点(灵敏度最高)黄点,蓝点,白点(灵敏度最低)。
(5).频率响应一般较为平坦。
(6).指向性全向。
(7).等效噪声级小于35分贝。