Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
оптический v фотодетекторы
балансир х т ' ' г
термоэлектрический насос Пельтье
Рис. 40. Датчик точки росы с охлаждаемым зеркалом
Данный датчик является дифференциальным устройством, в котором верхняя оптопара - светоизлучающий диод (СИД) и фотодетектор - используется для компенсации дрейфа, а вторая (нижняя) - для измерения коэффициента отражения зеркала. Симметричность датчика регулируется при помощи клиновидного оптического балансира, размещенного на пути лучей света верхней оптопары. Нижняя оптопара наклонена под углом 45° к зеркалу. При температуре выше точки росы, поверхность зеркала является сухой, а его отражающая способность - максимальной. Под управлением контроллера насос снижает температуру зеркала. При появлении капель воды отражающая способность зеркала резко падает, что вызывает уменьшение тока фотодетектора. Сигнал фотодетектора
80
поступает на контроллер, который теперь должен подавать на насос такой ток, чтобы температура зеркала оставалась равной точке росы, при которой не происходит ни дополнительной конденсации влаги, ни ее выпаривания с поверхности. В действительности, при этой температуре молекулы воды то прилипают к зеркалу, то отрываются от него, но среднее количество конденсата остается неизменным.
Поскольку полученная температура зеркальной поверхности точно определяет действительную точку росы, этот метод считается наиболее прецизионным способом измерения влажности. В рассмотренном датчике отсутствует гистерезис, а его чувствительность составляет 0.03оС от температуры точки росы. При известном давлении по точке росы можно определить все характеристики влажности: %RH, давление пара и т.д.
Этот метод имеет ряд недостатков: сравнительно высокую стоимость, возможность загрязнения зеркальной поверхности и достаточно высокое потребление электроэнергии тепловым насосом. Проблема, связанная с загрязнением, решается при помощи фильтров и специальной техники охлаждения зеркала, при которой температура сначала понижается ниже точки росы, чтобы выступило много конденсата, а потом резко нагревается. Это позволяет смыть загрязнение и оставить поверхность чистой.
10.3.Датчики освещенности
На рис. 41 изображена схема датчика освещенности с усилителем на базе микросхемы К140УД6 [7]. Введение резистора положительной обратной связи R4 создает гистерезис с целью предотвращения паразитных колебаний. Без положительной обратной связи, как показала практика, в такой схеме возникают паразитные колебания, усилитель самовозбужда-ется и генерирует ложные срабатывания реле.
Рис. 41. Датчик освещенности
U1 К исп.
3| устройству
DA1 К140УД6, К140УД7 PR1 СФЗ-1 (2 шт.)
Чувствительность узла регулируется переменным резистором R3. Операционный усилитель DA1 включен по классической схеме с коэффициентом усиления 1. Фотодатчик PR1 представляет собой два параллельно соединенных (для лучшей чувствительности) фоторезистора
81
СФЗ-1. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от бросков обратного напряжения при срабатывании реле. Конденсатор С1 служит для фильтрации высокочастотных помех в цепи источника питания.
На рис. 42 показана схема с универсальным таймером КР1006ВИ1 [7]. Этот простой автомат для включения освещения контролируемого пространства можно эффективно применять как в городских условиях, на промышленных предприятиях так и в сельской местности.
---> +Uiwt. Ю...18 В
0
С2 100мк 16В
R1
100к vti КТ315Б
¦ vdi iLki m
I
R3
10
EL1 220 В х 15 Вт
©
HZ3—
R210K
VS1
КУ101А
PR1
VD1, VD2 КД521Б К1.К2 РЭС15 (РС4.591.006) PR1 СФЗ-1 (2 шт.)
DD1
КР1006ВИ1
G1/GN
-U
Out
"Т" С1 0,47мк 1
-220 В
в 1
га
3____
Рис. 42. Электрическая схема датчика освещенности на основе таймера КР1006ВИ1.
К2Г~1 2^VD2
Если на фоторезистор попадет хотя бы слабый свет, то транзистор VT1 закроется, т.к. сопротивление между его базой и эмиттером значительно меньше, чем сопротивление между его базой и положительным выводом источника питания. При уменьшении освещенности рабочей поверхности фоторезисторов сопротивление между базой и эмиттером транзистора VT1 возрастает - становится больше 100 кОм, транзистор открывается и с помощью тиристора КУ101 включается питание таймера КР1006ВИ1. Затем для исключения дребезга реле с задержкой времени интегрирования на конденсаторе С1 таймер включает освещение контролируемой области.
На рис. 43 показана схема чувствительного фотоавтомата [7] с применением логических элементов микросхемы КМОП К561ЛА7. Устройство обеспечивает автоматическое управление исполнительной цепью нагрузки в зависимости от условий внешней освещенности в зоне контроля фоторезистора FR1. Усилитель на транзисторе VT1 преобразует изменение сопротивления фоторезистора FR1 в электрический ток. Когда на улице (либо в другой зоне контроля фоторезистора FR1) достаточно светло, его сопротивление мало (несколько кОм). Таким образом, малое сопротивление фоторезистора шунтирует переход база - эмиттер транзистора VT1 и удерживает его в закрытом состоянии. Тогда в общей точке соединения диодов VD1, VD2 низкий уровень. Соответственно, на выходе элемента DD1.3 установится сигнал низкого уровня. Транзистор VT2 оказывается заперт, а реле К1 и нагрузка обесточены.
