Этапы развития устройств автоматики и телемеханики. Датчики (измерительные преобразователи). Электромагнитное реле постоянного тока (с угловым перемещением тока), страница 9

 Конструкция преобразователя включает в себя слой фоточувствительного высокоомного материала, размещенного между двумя проводящими электродами. Один из электродов выполнен из прозрачного материала, через который проходит излучения и попадает на фоточувствительный материала. При полном освещении один элемент вырабатывает выходное напряжение между электродами =0.5 В.

                                 ФОТОДЕКТОРЫ.

 Предназначены для фиксации изменений параметров светового излучения    (фотодиоды, фототранзисторы, PIN-диоды)

 В фотодиодах используется эффект облучения p-n перехода с отрицательным смещением. При наличии облучения изменяется ток, протекающий через переход. Реакция=1-5 нС.

 PIN-диоды – фотодиоды в которых между слоями p-n.

 n-типа имеется слой беспримесных полупроводника что повышает чувствительность к световому излучению и уменьшает емкость перехода, следовательно более быстрая реакция на изменения уровня облучения.

       В ФОТОТРАНЗИСТАРАХ – свет, падающий на переход коллектор - базы, вызывает в базе фототок, который усиливается с коэффициентом усиления.

Транзистора, что ведет к большому току эмиттера.

  При этом ток эмиттера

                                IE = (1+hFE) IF

  где  hEF –коэффициент усиления транзистора по постоянному току.

          IF  - фототок базы.

 Для достижения более высокого усиления используют фотодетекторы  Дарлингтона, содержащие в себе фототранзистор и транзистор с высоким коэффициентом усиления.

                             ДАТЧИК   ХОЛЛА.

 Когда проводник с протекающим по нему током помещается в магнитное поле так, что направление тока оказывается перпендикулярным магнитным силовым линиям, то образуется поперечное электрическое поле, пропорциональное произведению плотности магнитного потока и силы электрического тока.

Величина этого электрического поля.

                              E= - RH ( I B ) ,

где   RH = 1/ne –коэффициент Холла    

n e –число зарядов, протекающих через единицу объема и образующих электроток в проводнике или полупроводника;

e – заряд носителя зарядов.

   Датчики Холла используются для измерения магнитного поля, и также в бесконтактных переключающих приборах.

               ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРОЗОВАТЕЛИ

                                          (ТЕРМОПАРЫ).

Превращают измерения температуры в изменение тока, возникающего вследствие разности температуры на спае двух разнородных материалов в которых возникает эффект Зеебека

                                                                          Принцип действия

                                                                                  термопары.

 Разность потенциалов  U = U1 – U2, которая образуется на двух спаях    (контактные потенциалы), зависят от температуры спая, и измеряется вольтметром. Таким образом, показания вольтметра  отображают разность температур между спаями.

 Спай, температуру которого надо изменять, называется чувствительным.

Другой спай (опорный) обычно находится при заранее известной температуре (H – p, 0 C) .

 Термопары изготовляются обычно виде зонта, в котором чувствительный элемент содержит две проволочки из термопарных материалов, спаянных  вместе  на тонком кончике спаянных проволочек м. б. помещают в среду, температура которой измеряется.

                    РАДИАЦИОННЫЕ ПИРОМЕТРЫ.

Радиационная пирометрия – изменение температуры тела без непосредственного контакта с ним, т. е. с использованием энергии излучения нагретого тела.

 В общем случае пирометр состоит из:

1.совокупности оптических линз для фокусировки энергии излучения на преобразующем элементе;

2.преобразующего элемента для восприятия энергии излучения;

3.электронных схем для сопряжения преобразующего элемента с последующими блоками.

                                                               Принцип действия пирометра.

 Преобразующий элемент пирометр выполнен в виде  термопар на основе резистивных  чувствительных элементов – болометров.

 Пирометры могут также использоваться для обнаружения разных тел.