光照強(qiáng)度傳感器及其變送電路設(shè)計(jì)(范文)-文庫吧資料
2025-08-08 23:44本頁面
【正文】 是在本級(jí)電壓輸入正端疊加一個(gè)調(diào)零電壓，使不足4mA的靜態(tài)工作電流達(dá)到4mA。 則實(shí)際輸出： 圖中虛線表示沒有進(jìn)行線性化調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓隨源溫度變化時(shí)的曲線，圖中實(shí)曲線則表示進(jìn)行R6非線性化調(diào)節(jié)的具體過程，隨著溫度升高，輸出電壓隨之提高，正反饋影響增強(qiáng)，只要R6阻值合適可剛好抵消熱電阻本身非線性的影響，使得輸出電壓和溫度為線性關(guān)系，即圖3中直線所示。 對(duì)于線性化調(diào)節(jié)的過程以及原理，我們可以用圖3加以解釋。)/R8 V1=V162。輸入信號(hào)分別各自經(jīng)過RR8進(jìn)入LM124的第一組運(yùn)算放大器, 得到輸出電壓V1 （在這里沒考慮非線性調(diào)整電路即反饋回路R6對(duì)電路輸入的影響）。 RRR9以及LM124構(gòu)成了放大電路。同時(shí)，與該放大電路連接在一起的還有一個(gè)正反饋非線性調(diào)整電路，它的主要功能是對(duì)熱電阻與溫度電阻間的非線性進(jìn)行修正,保證放大器的輸出電壓被測溫度成線性關(guān)系。電橋中間兩點(diǎn)電壓作為后續(xù)差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)。R4根據(jù)采用的熱電阻分度號(hào)不同而取不同的值。由于一體化二線制熱電阻變送器安裝在接線盒內(nèi)，引線電阻忽略不計(jì)。 圖中是以Pt100熱電阻為例（在這里，可以采用其他的熱電阻，如Cu50、Cu100等） ，D2是一個(gè)保護(hù)二極管，防止輸入電壓反接可能帶來的對(duì)電路的影響或者破壞。 其阻值與溫度關(guān)系可通過分度號(hào)表查詢。熱電阻二線制變送器詳細(xì)電路圖如圖2(Pt100為例)所示, 下面就各部分工作原理作一下介紹。兩種變送器都采用了LM124集成運(yùn)放，它是四組獨(dú)立的高增益的內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器。 通過框圖我們可以看到，首先，需要對(duì)信號(hào)源所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集，然后將采集到的信號(hào)進(jìn)行放大、線性化調(diào)整、調(diào)零調(diào)滿，最后通過V/I轉(zhuǎn)換把線性反映溫度大小的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)I1（0~16mA），加上電路的4mA靜態(tài)工作電流I2形成4~20mA電流信號(hào)通過二線制電源線輸出。 在電源正常(17~30V) 的前提下, 回路4~20mA電流I由輸入熱電阻R或熱電偶mV信號(hào)確定。RL為信號(hào)采樣負(fù)載電阻(RL≤250Ω) 。 圖中粗線為電源線，細(xì)線為信號(hào)流程，兩根外接導(dǎo)線既是電源線也是信號(hào)線。設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。C。(3)在熱電偶和熱電阻溫度變送器中采用了線性化電路，從而使變送器的4~20mA輸出信號(hào)和被測溫度呈線性關(guān)系。 （2）由于二線制一體化變送器安裝在傳感器接線盒中, 所以必須有良好的可靠性、穩(wěn)定性及較寬溫度工作范圍(0~85176。 (1)二根線完成電源的輸入及4~20mA直流電流輸出, 即二根線既是電源線也是4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出線。二線制溫度變送器分別與熱電偶和熱電阻相配合，可以將溫度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成4~20mA直流標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。第三章 變送電路硬件設(shè)計(jì)方案一有顯示電路，我們可以直觀的觀察光照對(duì)整個(gè)電路的影響，但是電路比較復(fù)雜，比較難實(shí)現(xiàn)。方案二是基于放大電路設(shè)計(jì)的，光照增強(qiáng)時(shí)Ｒｄ 減小，電路的電壓增益增強(qiáng)，輸出電壓改變。方案一是基于多諧振蕩電路設(shè)計(jì)的，選用了５５５ 定時(shí)器，二極管，電容等器件。Ｒｄ 隨光照強(qiáng)度的改變而改變，光照增強(qiáng)時(shí)Ｒｄ 減小，電路的電壓增益變大，從而使輸出的電壓變大。光敏電阻的阻值隨著光照強(qiáng)度的增加而減少，由于Ｒｄ 的減小，整個(gè)多諧振蕩電路的周期變小，頻率變大，從而發(fā)光二極管閃爍的頻率加快。由于外部元件的穩(wěn)定性決定了電路的穩(wěn)定性，Ｗ１、Ｒ１ 可以提高振蕩頻率的精度。它在電路中的作用是決定電容充放電流經(jīng)電阻的路徑，在本電路中Ｖｃｃ通過Ｒｄ、Ｗ１、Ｒ１、Ｄ１向電容Ｃ１ 充電，電容通過Ｒ２ 放電Ｃ１ 的作用是，電路通過它的充放電改變５５５ 定時(shí)器Ｕｏ 輸出的電壓。當(dāng)ＵＣ下降到略微低于１ ／３Ｖｃｃ 時(shí)，ＲＳ 觸發(fā)器置１，電路輸出又變?yōu)椋眨?＝１，Ｖ１ 截止，電容Ｃ 再次充電，又重復(fù)上述過程，電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。當(dāng)電容Ｃ上的電壓ＵＣ 略微超過２ ／３Ｖｃｃ 時(shí)（即Ｕ６ 和Ｕ２ 均大于等于２ ／３Ｖｃｃ 時(shí)），ＲＳ 觸發(fā)器置０，使輸出電壓Ｕｏ 從原來的高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即Ｕｏ ＝０，Ｖ１ 導(dǎo)通飽和，此時(shí)電容Ｃ 通過Ｒ２ 和Ｖ１放電。假設(shè)當(dāng)電源接通后，電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)，電容Ｃ 上電壓ＵＣ 略低于１ ／３Ｖｃｃ ，Ｕｏ 輸出高電平，Ｖ１ 截止，電源ＵＣＣ 通過Ｒ１、Ｒ２ 給電容Ｃ 充電。電容器之所以能夠放電，是由于有放電端７ 腳的作用，因７ 腳的狀態(tài)與輸出端一致，７腳為低電平電容器放電。當(dāng)電容器放電達(dá)到１／３Ｖｃｃ時(shí)，電路的狀態(tài)又開始翻轉(zhuǎn)。充電回路是Ｒｄ、Ｗ１、Ｒ１、Ｄ１、Ｃ１。在無光照時(shí)管子流過的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三極管的穿透電流還?。划?dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度2．該光照傳感器是采用光敏電阻進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)電路如下圖所示圖１ 光照傳感器設(shè)計(jì)方案（一）如圖所示該電路是由兩部分組成的，第一部分是由光敏電阻，二極管和５５５ 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路，第二部分是由邏輯門和發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示電路。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。micro。所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份,使投射剄光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān). 光敏二極管是最常見的光傳感器。 光電傳感器成連續(xù)變化的光電流,(檢測目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔),恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上。 由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān)) 光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。2．光敏晶體管是光敏傳感器中響應(yīng)特性良好、測光范圍最廣、利用價(jià)值最高的一種傳感器，唯一的缺點(diǎn)是輸出電壓較小，幾乎不單個(gè)使用，一般
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