利用光敏电阻实现火焰探测报警

利用光敏电阻实现火焰探测报警 一、摘要 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、关敏电阻、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。 光传感器原理是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，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。 二、课程任务书 1、主要内容 利用光敏电阻实现火焰探测报警 1 利用光敏电阻实现火焰探测报警 2、基本要求 (1).实现基本功能 (2)(完成3000字设计 3、主要技术指标(或研究方法) 采用恒压偏置电路 4、应收集的资料及参考文献 硫化铅光敏电阻 恒压偏置电路 三、 利用光敏电阻实现火焰探测报警原理 3.1系统组成框图 作为工业测温中最广泛使用的光电传感器之一—— 光敏传感器，它的优点有很多:可以不接触测量，精确度高等等。 本课题采用的是以Pbs硫化铅光敏电阻实现火焰探测报警。系统硬件原理框图如图3-1 2 利用光敏电阻实现火焰探测报警 3.2报警原理 光敏电阻是根据光电导效应制成的光电探测器件，光敏电阻的阻值会随着光照强弱的变化而变化。光照强，光敏电阻的阻值就小;光照弱，光敏电阻的阻值就大。光敏电阻的结构是在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。光敏面作成蛇形，电极作成梳状是因为这样既可以保证有较大的受光面，也可以减小电极之间距离，从而既可减小极间电子渡越时间，也有利于提高灵敏度。在实际应用光敏电阻时，可以加直流偏压，也可以加交流偏压，它的电流随电压呈线性变化。 硫化铅光敏电阻的暗电阻为1 MΩ,亮电阻为 0.2 MΩ,峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路,其偏置电压约为 6 V,电流约为 6μΑ。V2管集电极电阻两端并联 47μF的电容,可以抑制 100 Hz以上的高频,使其成为只有几十赫兹的窄带放大 3 利用光敏电阻实现火焰探测报警 器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器,火焰的闪动信号经二级放大后驱动报警器导通报警。采用偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后,器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度, 确保火焰报警器能长期稳定地工作。 四、电路图 4.1恒压偏置电路 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4-1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 : Uo=Ubb-IcRc 取微分，则得到输出电压的变化量为 dUo=-dIcRc?-RcdIe?RcSgUwdEv 4 利用光敏电阻实现火焰探测报警 4-1恒压偏置电路 4.2火焰报警电路 图 4 - 2 是采用硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图。 硫化铅光敏电阻的暗电阻为1 MΩ， 亮电阻为 0.2 MΩ(光照度 0.01 W/m2下测试的)，峰值响应波长为2.2μm。 硫化铅光敏电阻处于T1管组成的恒压偏置电路，其偏置电压约为 6 V，电流约为 6μΑ。T2管集电极电阻两端并联 47μF的电容， 可以抑制 100 Hz以上的高频，使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。T2、T3构成二级负反馈互补放大器， 火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用恒压偏置电路是为了在更换光敏电阻或长 5 利用光敏电阻实现火焰探测报警 时间使用后，器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度， 保证火焰报警器能长期稳定地工作。 4-2是采用硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图 五、总结与展望 以上介绍了利用光敏电阻实现火焰探测报警基本原理和特点，可以发现这项技术有很强的实用性和普及性。 今年来，随着光电科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，光电式传感器技术飞速发展;随着技术的进一步完善，随着人们对现代科技认识的不断深入，光电式传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。 6 利用光敏电阻实现火焰探测报警 虽然在做这个课题之间遇到了一些困难但是指导老师和同学的帮助下都得以一一解决。在这个过程中我学到了很多,不仅巩固了课本上知识，而且还增强了团队的合作能力。通过这次实验增强了我的动手能力，使我受益非线。 六、参考文献 [1]赵燕 《传感器原理及应用》 北京大学出版社2010 [2]吴建平 《传感器原理及应用》 机械工业出版社 2009 [3]曹光跃 《传感器原理及应用》 化学工业出版社 2010 [4]徐科军 《传感器与检测技术》 电子工业出版社 2008 7