Порядок виконання роботи
1. Скласти електричну схему для вивчення роботи терморезистора та зробити описання роботи даної схеми.
2. Побудувати вольт-амперну характеристику НТР.
3. Ознайомитися з іншими видами термодатчиків, які застосовуються у схемах управління.
4. Зробити висновки з проведеної роботи.
1. Скласти електричну схему для вивчення роботи терморезистора та зробити описання роботи даної схеми.
Рисунок 1.4 – Електрична схема для вивчення роботи терморезистора
2. Побудувати вольт-амперну характеристику НТР.
Рисунок 1.5 – Вольт-амперна характеристика НТР
3. Ознайомитися з іншими видами термодатчиків, які застосовуються у схемах управління.
4. Зробити висновки з проведеної роботи.
Контрольні запитання
1. Які види датчиків ви знаєте (по принципу перетворення)?
2. Основні ознаки параметричних датчиків, види, принципи дії (загальний)?
3. Означення датчиків.
4. Принцип дії параметричних датчиків опору, індуктивних та ємнісних датчиків.
5. Принцип дії генераторних датчиків (тахогенератор, термоелектричні датчики).
Література
1. Головінський О.І. Основи автоматики М.:– Вища школа, 1987
2. Стригін В.В. Основи автоматики і обчислювальної техніки – М.: Енергоіздат.
3. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2002. – 384 с.
4. Колосов С.П. Элементы автоматики, 1970 г.
5. Дж. Фрайден Современные датчики. Справочник. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.
(Перевод с английского Ю.А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова)
Лабораторна робота №2
Тема. Монтаж та дослідження фотореле
Мета роботи: вивчити будову, принцип дії та призначення фотореле, його застосування в системах автоматичного керування, з′ясувати як можна використовувати фотореле, закріпити знання електромагнітного реле та його принципу дії.
Обладнання: прикладна програма Multisim 11.0
Теоретичні відомості
Фотоелектричні датчики реагують на зміну освітленості. Як правило, фотоелектричний датчик складається з джерела і приймача світлового потоку (ПСП). Джерелом світлового потоку може бути сам об'єкт виміру або спеціальний освітлювач (наприклад у вигляді звичайної лампи розжарювання).
Відповідно до цих можливих варіантів зміни світлового потоку за допомогою фотоелектричних датчиків можна вимірювати переміщення і підраховувати число предметів, визначати рівень, прозорість, задимленість, колір різних матеріалів, оцінювати якість обробленої поверхні (блиск, шорсткість, забарвлення). Фотоелектричні датчики використовують в оптико-електронних перетворювачах різних величин.
До приймачів випромінювання на основі зовнішнього фотоефекту відносяться електровакуумні або газонаповнені фотоелементи, фотоелектронні помножувачі і передавальні електронно-променеві трубки. До приймачів випромінювання на основі внутрішнього фотоефекту відносяться фоторезистори, фотодіоди і фототріод-пентоди. Всі приймачі випромінювання є електронними і напівпровідниковими приладами.
Рисунок 2.1 – Застосування фотоелектричних датчиків (ПСП-приймач світлового потоку)
Фоторезистор складається зі світлочутливого шару напівпровідника завтовшки біля мікрометра, нанесеного на скляну або кварцеву пластинку. Струмоз′ємні електроди виконані із застосуванням дорогоцінних металів. При внутрішньому фотоефекті під дією світлового потоку в напівпровіднику з'являються додаткові вільні електрони, завдяки чому збільшується електропровідність, а опір фоторезистора зменшується. Промисловістю випускаються фоторезистори типів СФ, ФР, ФС різних модифікацій. У них використовуються напівпровідникові матеріали: сірчистий кадмій, сірчистий свинець, германій, індій і ін. На рисунку 2.2 а) – г) зображений зовнішній вигляд деяких фото резисторів:
Рисунок 2.2 – Конструкції фотоелементів
Для автоматичного виміру фоторезистори використовують частіше всього в мостовій схемі. Для виключення погрішності із-за потоку випромінювання фону в два плечі моста вмикають однакові фоторезистори, один з яких сприймає лише випромінювання фону, а інший освітлює одночасно вимірюваним об'єктом і фоном.
К недолікам фоторезисторів слід віднести їх інерційність. Вона полягає в тому, що при освітленні фоторезистора фотострум не відразу досягає свого кінцевого значення, а при припиненні освітлення струм знижується до первинного значення також не миттєво, а після закінчення певного часу. Постійна часу фоторезисторів складає десяті і соті долі секунди. Ще один недолік фоторезисторів — залежність опору від температури.
Фотодіодами називаються напівпровідникові прилади, засновані на внутрішньому фотоефекті і використовуючи однобічну провідність р-n-переходу. Розрізняють два режими роботи фотодіодів: фотогальванічний і фотодіодний. У фотогальванічному режимі не потрібне джерело живлення, оскільки при освітленні р-n-переходу з'являється ЕДС, під дією якої виникає струм в зовнішньому колі.
У цьому режимі фотодіод безпосередньо перетворює енергію світла в електричну енергію. При освітленості в 8·103 лк фотоЕДС складає близько 0,1 В. У фотодіодному режимі до фотодіода прикладається напруга зворотної полярності, тобто така, при якому звичайний діод не проводив би струм. При освітленні фотодіода (його n-області) зворотний струм різко збільшується, фотодіод починає проводити струм у зворотному напрямі.
Промисловістю випускаються фотодіоди типа ФД різних модифікацій. Як матеріал чутливого шару використовуються германій, кремній, селен. На рисунку 2.3 а), б) зображені конструкції деяких фотодіодів, на рис. 2.3 в) – його пристрій. На металеву пластинку 1 наноситься шар напівпровідника 2, поверх якого осідає напівпрозора плівка золота 3. Між золотою плівкою і напівпровідником створюється замикаючий шар. Поверх плівки 3 накладається захисний шар прозорого лаку 4. Із зовнішнім ланцюгом фотодіод з'єднується за допомогою виводів, одним з яких є контактне металеве кільце 5. При замиканні фотодіода на опір навантаження по зовнішньому ланцюгу потече струм, залежний від світлового потоку. Такий режим роботи фотодіода називається фотогальванічним. У цьому режимі фотодіод безпосередньо перетворить енергію світла в електроенергію. Чутливість фотодіода до сумарного світлового потоку при короткому замиканні селенових фотоелементів досить велика і складає 0,5 мА на 1 лк. При збільшенні зовнішнього опору в ланцюзі фотодіода його чутливість падає. Інерційність фотодіодів приблизно на порядок менше, чим у фоторезисторів. Фотодіоди частіше використовуються не для цілей автоматичного виміру, а в схемах фотореле. Для цієї ж мети використовуються і фототранзистори, що поєднують властивості фотодіода і підсилювального транзистора.
Рисунок 2.3 – Конструкція та пристрій фотодіодів