汽车电工电子基础(第二版)--6.1-汽车光电阳光传感器.pptx
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1、广州合赢教学设备有限公司6.1 汽车光电阳光传感器项目六:汽车传感器与信号处理广州合赢教学设备有限公司传感器的定义与组成光电二极管的介绍和原理光敏二极管的主要技术参数光敏二极管的类型及其特性与用途光敏电阻与阳光传感器的检测12345阳光传感器在汽车上的应用光电转速传感器的工作原理与特点实施项目678广州合赢教学设备有限公司1.传感器的定义与组成 传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电量的装置。号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电量的装置。传感器通常由敏感
2、元件、转换元件和测量电路三部分组成。传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。1 1)敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的部分,即将被)敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的部分,即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。量。2 2)转换元件则将上述非电量转换成电参量。)转换元件则将上述非电量转换成电参量。3 3)测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成)测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处理的部电压、电
3、流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处理的部分。分。广州合赢教学设备有限公司2.光电二极管的介绍和原理 光电二极管和普通二极管一样,也是由一个光电二极管和普通二极管一样,也是由一个PNPN结组成的半导体器件,结组成的半导体器件,也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件,而是把光信号也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件,而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。转换成电信号的光电传感器件。原理:普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱原理:普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使的反向电流,光电二极管在
4、设计和制作时尽量使PNPN结的面积相对较大,结的面积相对较大,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。广州合赢教学设备有限公司3.光敏二
5、极管的主要技术参数1 1)最高反向工作电压)最高反向工作电压 此电压为光电二极管反向工作时不足以使其击穿的最高此电压为光电二极管反向工作时不足以使其击穿的最高电压。电压。2 2)暗电流)暗电流 也称无照电流,是指没有光照时,光电二极管产生的反也称无照电流,是指没有光照时,光电二极管产生的反向电流,反向电流很小(一般小于向电流,反向电流很小(一般小于0.10.1微安)。微安)。广州合赢教学设备有限公司4.光敏二极管的类型及其特性与用途1 1)PNPN型型特性:优点是暗电流小,一般情况下,响应速度较低。特性:优点是暗电流小,一般情况下,响应速度较低。用途:照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传
6、感器、分光光度用途:照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度 计、照相机曝光计。计、照相机曝光计。2 2)PINPIN型型特性:缺点是暗电流大,因结容量低,故可获得快速响应。特性:缺点是暗电流大,因结容量低,故可获得快速响应。用途:高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传用途:高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传 真。真。3 3)发射键型)发射键型特性:使用特性:使用AuAu薄膜与薄膜与N N型半导体结代替型半导体结代替P P型半导体。型半导体。用途:主要用于紫外线等短波光的检测。用途:主要用于紫外线等短波光的检测。4 4)雪崩型)雪崩型特性
7、:相应速度非常快,因具有倍速作用,故可检测微弱光。特性:相应速度非常快,因具有倍速作用,故可检测微弱光。用途:高速光通信、高速光检测。用途:高速光通信、高速光检测。广州合赢教学设备有限公司5.光敏电阻与阳光传感器的检测 光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。在受光时,半导体受光照光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。在受光时,半导体受光照产生载流子,由一电极到达另一电极,有效地参与导电,从而使光敏半导体产生载流子,由一电极到达另一电极,有效地参与导电,从而使光敏半导体的电阻率发生变化。光照强度越强,电阻越小;光照强度越弱,电阻越大。的电阻率发生变化。光照强度越强,电阻越小;光照强度越弱,电阻越
8、大。例如例如:自动空调上的阳光传感器。自动空调上的阳光传感器。(1)光敏电阻在强光下测量,电阻为在强光下测量,电阻为4k 4k 左右,用布遮住阳光左右,用布遮住阳光传感器,电阻为传感器,电阻为,如图,如图6-26-2所示。所示。(2)阳光传感器的检测图6-2 阳光传感器检测广州合赢教学设备有限公司6.阳光传感器在汽车上的应用 阳光传感器安装在仪阳光传感器安装在仪表板中央上部,除霜出风表板中央上部,除霜出风口旁。阳光传感器反映日口旁。阳光传感器反映日光照射强度,这个输入用光照射强度,这个输入用来测量作用在车辆乘客身来测量作用在车辆乘客身上的阳光热效应,并以电上的阳光热效应,并以电压的大小传送信号
9、给控制压的大小传送信号给控制模块模块ECUECU来控制鼓风机的来控制鼓风机的转速以及冷气出风的温度,转速以及冷气出风的温度,如图如图6-36-3所示。所示。图6-3 凌志LS400车上的阳光传感器工作原理图广州合赢教学设备有限公司7.光电转速传感器的工作原理与特点 汽车光电式转速传感器由带槽的遮光板、发光二极管、光耦合器、光汽车光电式转速传感器由带槽的遮光板、发光二极管、光耦合器、光敏晶体管等组成,如图敏晶体管等组成,如图6-46-4所示。光源所示。光源(发光二极管发光二极管)经随车轮传动的光栅盘经随车轮传动的光栅盘变为断续光,致使光断续器中的光敏三极管通断运行,经电路的放大整形后,变为断续光
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