器件介绍-传感器光电控制器件介绍

器件介绍-传感器光电控制器件介绍第一页，共56页。

常用器件介绍2

——传感器、光电和控制器件

实习教师：曲强贾玉福

第二页，共56页。一、什么是传感器1干簧管2金属热电阻3热敏电阻4霍尔元件5光敏器件

传感器器件二、几种常见的传感器件第三页，共56页。

能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成电学量的一类元件或组件.

一什么是传感器

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成.——

中华人民共和国国家标准国家标准GB7665-87第四页，共56页。传感器的作用:人-机对应关系图外界对象感官传感器人脑微机肢体执行器“电五官”第五页，共56页。（一）干簧管

原理磁敏传感器,磁簧开关实物图干簧继电器干簧管ReedSwitches磁接近开关二几种常见的传感器件第六页，共56页。结构简单,体积小,极适用于微型化设备.寿命长.其开关元器件被密封于惰性气体中,不与外界环境接触,不会出现金属疲劳现象.无需电控制,工作可靠性高.

电路中只要用到自动开关,基本上都可以使用干簧管.

特点应用（一）干簧管第七页，共56页。

电梯选层控制电话折叠式手机的开关有线电话听筒拿离时的开关控制微波炉炉门的开关控制冰箱门的开关控制煤气表流量控制汽车安全气囊的开关控制天窗/车窗开关控制安全带的扣妥/松拖警示应用对象功能干簧管的应用第八页，共56页。一种防盗门报警电路干簧管干簧管的应用第九页，共56页。（0--8500C）电阻温度系数（二）金属热电阻（热敏传感器）铂热电阻铜热电阻特点温度高低引起电阻大小的变化铂电阻测温仪第十页，共56页。（三）热敏电阻（热敏传感器）种类正温度系数(PTC型)TR

─钛酸钡为主要材料负温度系数(NTC型)TR

─氧化锰和氧化铜混合特性灵敏度高:温度系数3~4%,比金属大一个数量级原理温度低：半导体内电子-空穴对数少，电阻大；温度高：半导体内电子-空穴对数多，电阻小.(NTC型)第十一页，共56页。

测温：汽车发动机冷却水温度检测表

控温：过热保护电路；恒温箱；空调机、冰箱温控热效：电热驱蚊器，干手器，暖风机热敏电阻的应用PTC自复保险丝NTC防浪涌电阻第十二页，共56页。

该收音机功率管除有散热片，还有一个330欧姆的热敏电阻作为保护热敏电阻的应用第十三页，共56页。

（磁敏传感器）（四）霍尔元件特性磁场引起霍尔电压UH

变化(大小\方向)材料硅、锗、砷化铟原理霍尔效应霍尔元件+UH第十四页，共56页。

直接应用：测磁场或磁特性霍尔元件应用

间接应用：用人工磁场作为检测信息的载体霍尔传感器第十五页，共56页。

齿轮转动时，穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，引起霍尔电压的变化.霍尔轮速传感器霍尔元件第十六页，共56页。

磁体每经过霍尔元件一次，便输出一个电压脉冲.霍尔转速传感器应用：车速表、流量计等(a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式

霍尔元件第十七页，共56页。流体进口霍尔器件流体出口带磁体的叶轮霍尔流量传感器霍尔元件第十八页，共56页。二、光电二极管四、光电耦合器光电器件一、光敏电阻三、光电三极管第十九页，共56页。

通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。

在光线作用下,能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应,如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。在光线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应,即阻层挡光电效应,如光电池、光敏电阻、光敏晶体管等就属于这类光电器件。

光电传感器第二十页，共56页。

１．光敏电阻的结构与工作原理

光敏电阻又称光导管,它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。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。无光照时,光敏电阻值（暗电阻）很大,电路中电流（暗电流）很小。一、光敏电阻第二十一页，共56页。金属电极半导体CdS(光导层)玻璃底板电源检流计梳状电极构造及原理光敏电阻光电导效应：电阻率与光照的强度有关暗电阻/亮电阻第二十二页，共56页。暗电阻:光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流。亮电阻:光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流。光电流:亮电流与暗电流之差称为光电流。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。无光照时,光敏电阻值（暗电阻）很大,电路中电流（暗电流）很小；

光敏电阻的主要参数及特点第二十三页，共56页。音乐茶杯为什么会发出音乐声?3光敏电阻应用（光敏传感器）第二十四页，共56页。光谱特性及应用204060801004080120160200240λ/μm312相对灵敏度1——硫化镉2——硒化镉3——硫化铅PbSCdSCdSe应用1:硫化镉:照度计探头;硫化铅:火焰探测器探头第二十五页，共56页。应用2：光电开关

光控门M报天亮装置蜂鸣器第二十六页，共56页。二、光电二极管第二十七页，共56页。二、光电二极管第二十八页，共56页。外形光变化－电流变化光电转换器光敏特性

（a）（b）光电二极管的符号与光电特性的测量电路（a）符号（b）光电特性的测量电路硅光电二极管二、光电二极管第二十九页，共56页。光电二极管的伏安特性有光光电接收二极管反偏状态光电流（恒流）光电流与照度线性关系无光暗电流第三十页，共56页。

不加外电压，直接与负载相接。加反向电压，如图所示。

a)不加外电源

b)加反向外电源

c)2DU环极接法光电二极管的用法第三十一页，共56页。三、光电晶体管

光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。只是它的集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型，国产器件称为3DU系列。光电晶体管原理性结构如图第三十二页，共56页。正常运用时，集电极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（＝Ie＝（1＋β）Ip），β为电流放大倍数。因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的。三、光电晶体管第三十三页，共56页。光电晶体管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。光电晶体管的伏安特性曲线如图三、光电晶体管第三十四页，共56页。光电(敏)三极管一、工作原理

像光电二极管一样实现光-电转换外，还能放大光电流。有NPN和PNP型之分。ecc(+)e(–)3DU5C外型符号IC=（1+）IB=100~1000有3AU、3DU系列如3DU5C：最高工作电压30

V暗电流<0.2

A光电流

3

mA(1000

lx

下)峰值波长900

nm第三十五页，共56页。二、应用举例1.开关电路直接驱动式，能提供3mA的光电流。三极管T

用于放大驱动电流。泄流二极管，在继电器脱电时，使线圈自感电动势形成放电回路且限幅为0.7V，从而使三极管免受过大的uCE。第三十六页，共56页。光敏三极管的应用第三十七页，共56页。光敏三极管测速电路第三十八页，共56页。

光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电接收元件合并使用,以光作为媒介传递信号的光电器件。根据其结构和用途不同，又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。光电耦合器的发光和接收元件都封装在一个外壳内,一般有金属封装和塑料封装两种。光电耦合器第三十九页，共56页。（1）基本原理+–ce发光器件LED受光器件光电二极管光电三极管实现

电-光-电传输和转换光电耦合器第四十页，共56页。（2）主要参数1.输入参数。即LED的参数2.输出参数。与光电管同，其中：（1）光电流指输入一定电流（10

mA），输出接一定负载（约500）和一定电压（10

V）时输出端产生的电流。（2）饱和压降指输入一定电流（20

mA），输出接一定电压（10V）,调节负载使输出达一定值(

2

mA

)时时输出端的电压(

通常为0.3V

)。

+–ce3.传输参数（1）电流比CTR

指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般

<

1。（2）隔离电阻RISO。指输入输出间绝缘电阻。（3）极间耐压UISO。指发光管光电管间的绝缘耐压，一般在500V以上。

第四十一页，共56页。（3）类型、特点和用途分类：普通光电耦合器线性光电耦合器，用作光电开关。，输出随输入成线性比例变化。特点：抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长。用作线性传输时失真小、工作频率高；用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高。用途：实现电平转换、电信号电气隔离。第四十二页，共56页。（4）应用举例1.计算机接口电路示意图计算机系统工业系统传感电路执行机构输入输出R1R2传输线线性光电耦合器功能：（1）双向数据实时传输；（2）隔离，防止现场干扰窜入计算机；（3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求。第四十三页，共56页。2.光耦合器组成的开关电路功能：（1）实现脉冲传输；（2）实现电平转换。低电平VCC1低电平高电平低电平高电平第四十四页，共56页。图(a)所示的组合形式结构简单、成本较低,且输出电流较大,可达100mA,响应时间为3~4μs。图(b)形式结构简单,成本较低、响应时间快,约为1μs,但输出电流小,在50~300μA之间。图（c）形式传输效率高,但只适用于较低频率的装置中。图（d）是一种高速、高传输效率的新颖器件。对图中所示无论何种形式,为保证其有较佳的灵敏度,都考虑了发光与接收波长的匹配。光耦合器结构第四十五页，共56页。其它常用器件

继电器电声器件及磁头开关和接插件第四十六页，共56页。继电器

在电子整机产品中微型继电器通常是作为一种自动开关，它可实现用小电流或低电压去控制大电流或高电压，还具有自动操作、自动调节、安全保护等功能。电磁继电器的种类电磁继电器的质量判别方法第四十七页，共56页。一、电磁继电器的种类

继电器的种类很多，通常分为电磁继电器、舌簧继电器、固态继电器等。其中，电磁继电器是应用早、最广泛的一种继电器，而固态继电器是新发展起来的一种无机械触点的继电器。1、电磁继电器的组成电磁继电器由带铁心的通电线圈，一组或几组带触点的簧片组成。第四十八页，共56页。2、电磁继电器的主要技术参数(1)额定工作电压继电器正常工作时线圈所需要的工作电压。(2)额定工作电流继电器正常工作时流过线圈的工作电流。(3)线圈电阻是指继电器线圈的直流电阻。不同电压的继电器其直流电阻各不相同，一般在几欧至几千欧。(4)吸合电压或电流它是指继电器能产生吸合动作时，所需要的最小工作电压或电流。一般继电器的吸合电压或电流为正常工作电压或电流的75％。(5)释放电压或电流当继电器线圈两端，所加的电压下降到某一个数值时，继电器由吸合状态变为释放状态，这时继电器上的电压、电流称为释放电压或电流，释放电压比吸合电压小得多。(6)触点负荷它是指继电器触点的负载能力。第四十九页，共56页。二、电磁继电器的质量判别方法1．目测法先从外观上检查，一看继电器引脚有无断线、开路、生锈，二看线圈有无烧焦，三看常开、常闭触点是否正常。带有铁心的继电器还要看它的铁心有无松动和破损。2．用万用表对继电器通电线圈进行通、断的检测方法用万用表检测继电器通电线圈的方法与本章电感线圈的检测方法相同，这里就不再叙述。3．用万用表对继电器常开、常闭触点的检测方法用万用表检测继电器常开、常闭触点的方法是：万用表选用R×10kΩ挡，万用表的两支表笔先测量常开触点，若测得的电阻值为无穷大，则说明常开触点正常；如果测量的阻值不是无穷大，则说明常开触点没有断开，已损坏。再将万用表欧姆挡调到R×1Ω挡，测量常闭触点，若测得的电阻值为零，则说明常闭触点正常。如果测量的阻值不是零，则说明常闭触点没有，闭合，接触不良或已损坏。第五十页，共56页。

电声器件及磁头

电声器件是一种换能器。常用的电声器件有：扬声器、传声器、耳机等。一、电声器件的