光电技术第2章(2)演示教学

例2-1在如图2-13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4V，光照度为40lx时输出电压为6V，80lx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伏的照度为多少勒克司？（2）该电路的电压灵敏度（V/lx）。解根据已知条件，流过稳压管DW的电流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Rp1与Rp2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2-2在如图2-14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，光敏电阻的阻值为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100到500lx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E3E3=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=214ΩI4=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。2.4光敏电阻的应用实例2.4.1照明灯的光电控制电路如图2-15所示为一种最简单的由光敏电阻作光电敏感器件的照明灯光电自动控制电路。它由3部分构成半波整流滤波电路测光与控制的电路执行电路设使照明灯点亮的光照度为EV继电器绕组的直流电阻为RJ，使继电器吸合的最小电流为Imin，光敏电阻的光电导灵敏度为Sg，暗电导go=0，则显然，这种最简单的光电控制电路还有很多缺点，还需要改进。在实际应用中常常要附加其他电路，如楼道照明灯常配加声控开关或微波等接近开关使灯在有人活动时照明灯才被点亮；而路灯光电控制器则要增加防止闪电光辐射或人为的光源（如手电灯光等）对控制电路的干扰。2.4.2火焰探测报警器图2-16所示为采用光敏电阻为探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻的暗电阻的阻值为1MΩ，亮电阻的阻值为0.2MΩ(幅照度1mw/cm2下测试)，峰值响应波长为2.2μm，恰为火焰的峰值辐射光谱。2.4.3照相机电子快门图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机电子快门。电子快门常用于电子程序快门的照相机中，其中测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉(CdS)光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关K和电容C构成的充电电路，时间检出电路(电压比较器)，三极管T构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片（执行单元）等组成。在初始状态，开关K处于如图所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与RW1分电源电压Ubb所得的阈值电压Vth（一般为1~1.5V），而电压比较器的负输入端的电位VR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。当按动快门的按钮时，开关K与光敏电阻R及RW2构成的测光与充电电路接通，这时，电容C两端的电压UC为0，由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使三极管T导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。快门打开的同时，电源Ubb通过电位器RW2与光敏电阻R向电容C充电，且充电的速度取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。VR的变化规律可由电容C的充电规律得到VR=Ubb[1－exp(－t/τ)]式中τ为电路的时间常数τ=（RW2+R）C光敏电阻的阻值R与入射的光照度EV有关当电容C两端的电压UC充电到一定的电位（VR≥Vth）时，电压比较器的输出电压将由高变低，三极管T截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。快门的开启时间t可由下式推出t=（RW2+R）C·lnUbb/Vth作业：P412.32.52.7(Ubb=12V)2.9