- •Міністерство аграрної політики україни
- •Література 69 Вступ
- •Лабораторна робота №1
- •Порядок виконання роботи:
- •Лабораторна робота № 2 Дослідження потенціометричних датчиків
- •Прилади та обладнання:
- •Основні теоретичні положення:
- •Порядок виконання роботи:
- •Лабораторна робота № 3 Дослідження індуктивних датчиків
- •Основні теоретичні положення:
- •Порядок виконання роботи:
- •Обробка результатів:
- •Лабораторна робота №4 Дослідження дротяних тензорезисторних датчиків
- •Основні теоретичні положення:
- •Лабораторна робота №5 Дослідження датчиків освітленості та фотореле
- •Основні теоретичні положення:
- •Вольт-амперною характеристикою називають залежність фотоструму від напруги за незмінної освітленості.
- •Порядок виконання роботи
- •Лабораторна робота №6 Дослідження датчиків температури
- •Основні теоретичні положення:
- •Лабораторна робота № 7 Дослідження логічних елементів
- •Основні теоретичні положення:
- •Лабораторна робота №8 Дослідження напівпровідникових підсилювальних пристроїв
- •Основні теоретичні положення:
- •Лабораторна робота № 9 Вивчення автоматизованої насосної станції «каскад»
- •Основні теоретичні положення:
- •Порядок виконання роботи:
- •Контрольні питання:
- •Розрахунок установок інфрачервоного опромінення
- •Порядок виконання роботи:
- •Контрольні запитання:
- •Література
- •Методичні рекомендації до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматика і автоматизація сільськогосподарського виробництва»
Вольт-амперною характеристикою називають залежність фотоструму від напруги за незмінної освітленості.
Світлові характеристики фотоелементів за виключенням вакуумних нелінійні, що необхідно враховувати при розрахунку вимірювальних схем з датчиками. Характерною особливістю напівпровідникових фото-елементів є наявність теневого струму Iт, зумовленого кінцевою величиною опору елемента за відсутності освітленості.
Чутливість оптичних датчиків поділяють на інтегральну, питому та спектральну.
Інтегральна чутливість (мкА/лм) чисельно дорівнює силі фотоструму, що протікає крізь датчик під дією одиниці світлового потоку, нерозкладеного у спектр: , дета- фотострум та світловий потік відповідно.
Питома чутливість (мкА/лм·В) є відношенням фотоструму до світлового потоку при напрузі 1В: , де U – напруга, прикладена до фотоелементу. Максимальну чутливість визначають як добуток питомої на максимальну різницю потенціалів.
Залежність чутливості фотоелемента від довжини хвилі світлового потоку називають спектральною характеристикою, а коефіцієнт чутли-вості, знайдений для певної довжини хвилі – спектральна чутливість.
Прикладом використання фотоелектронного приладу у якості датчика освітленості є фотореле типу ФР-2, яке встановлюють на комплектних трансформаторних підстанціях 10/0,4кВ для керування вуличним освітленням. У залежності від величини освітленості фотореле вмикає або вимикає освітлювальні установки. Датчиком у реле є фоторезистор ФСК-Г1, який має теневий опір 3,3 МОм, а при освітленні 200 лк – тільки 3,3 кОм. Фотореле складається з електронного ключа, керуємого фоторезистором та випрямляча напруги живлення. Електронний ключ представляє собою фотореле з підсилювачем струму на транзисторах VT1, VT2. Колекторним навантаженням транзистора VT2 є проміжне електромагнітне реле КV (рис.4). Фоторезистор Фр R1 та R2 утворюють поділювач напруги, з якого на базу транзистора VT1 подається напруга зміщення. За нормальної освітленості, коли опір фоторезистора малий, транзистор VT1 відкритий, а транзистор VT2 закритий. Котушка реле КV при цьому обезструмлена, а контакти реле КV1.1, КV1.2 розімкнені. При зменшенні освітленості опір фоторезистора зростає, від’ємна за знаком напруга на базі транзистора VT1 зменшується, транзистор VT1 закривається, а транзистор VT2 відкривається, реле КV спрацьовує та замикає контакти КV1.1, КV1.2, через які вмикається освітлення.
Рис.2. Світлові характеристики: а) фоторезистора; б) вакуумних фотоелементів; в) фотодіода; г) фототранзистора; д) - фототиристора
Рис.3. Вольт-амперні характеристики : а) фоторезистора; б) фотоелемента; в) фотодіода; г) фототранзистора; д) фототиристора
Рис.4. Схема електрична принципова фотореле :
- резистори R1 – ФСД-Г1; R2 – 10 кОм ; R3 – 56 кОм ; R4 – 30 Ом;
транзистори VT1, VT2 – МП-25А;
діоди VD1 – Д816В; VD2, VD3 – Д226В;
реле KV – МКУ-48;
конденсатори C1 – 30мкФ 160В ; C2 – 4мкФ 600В;
тумблер SA.
Рис.5. Схема дослідження фотодатчиків
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з інструкцією до виконання роботи, теоретичними матеріалами по вивченню фотодатчиків, підготувати звіт до фіксації результатів досліджень .
2. Підготувати робоче місце до виконання роботи, зібрати схему досліджень (рис.5).
3. Отримавши дозвіл керівника робіт, включити живлення схеми досліджень .
4.Зняти вольт-амперну характеристику (ВАХ) вакуумного фотоелементу Iф=f(Uф) при Е=const. Освітленість змінюється шляхом зміни величини напруги живлення, яка подається на лампу розжарювання через ЛАТР, а величина освітленості вимірюється люксметром. Напруга живлення на фотоелементі змінюється за допомогою потенціометра RP1. Результати досліджень занести в таблицю.
5. Зняти світлову характеристику фотоелементу Iф=f(E) при U=const. Дані занести в таблицю .
6.Визначити опір фотоелементу в залежності від світлового фото потоку Rф=f (E) при U=const.
7. Аналогічно зняти характеристики фоторезистора. Дані досліджень занести в таблицю .
8. Закінчивши виконання роботи,вимкнути живлення стенду, повернути всі органи керування обладнання у вихідне положення .
Таблиця
Результати дослідження фотодатчиків - вакуумного фотоелемента та напівпровідникового фоторезистора
Вольт-амперна характеристика |
Світлова характеристика | ||||||
U,В |
Е1, 250 лк |
Е2, 250 лк |
Е,лк |
U1=5В |
U2=10В | ||
І1, mkA |
І2, mkA |
І1, mkA |
R1, kОm |
І2, mkA |
R2, kОm | ||
Вакуумний фотоелемент | |||||||
0 |
|
|
0 |
|
- |
|
- |
1 |
|
|
500 |
|
|
|
|
5 |
|
|
1000 |
|
|
|
|
10 |
|
|
1500 |
|
|
|
|
15 |
|
|
2000 |
|
|
|
|
20 |
|
|
2500 |
|
|
|
|
25 |
|
|
| ||||
30 |
|
| |||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
Вольт-амперна характеристика |
Світлова характеристика | ||||||
U*,В |
Е*1, 1250 лк |
Е*2, 2500 лк |
Е*, лк |
U*1=15В |
U*2=30В | ||
І*1, mA |
І*2, mA |
І*1, mA |
R*1, kОm |
І*2, mA |
R*2, kОm | ||
Напівпровідниковий фоторезистор | |||||||
0 |
|
|
0 |
|
- |
|
- |
5 |
|
|
500 |
|
|
|
|
10 |
|
|
1000 |
|
|
|
|
15 |
|
|
1500 |
|
|
|
|
20 |
|
|
2000 |
|
|
|
|
25 |
|
|
2500 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Контрольні питання:
1.Поясніть принцип дії фотодатчиків .
2.Вкажіть переваги та недоліки фоторезисторів порівняно з вакуумними фотоелементами.
3.Як визначити чуттєвість фотодатчика ? Наведіть приклад.
4.Яке використання фотодатчиків у схемах автоматики та автоматизації? Наведіть приклади .
5.Як зрозуміти "теневий" чи "світловий" струм фотодатчика ?
6.З якою метою та яким газом наповнюють фотоелементи ?
7.Поясніть принцип роботи фотодіода у фотоперетворювальному та фотогенераторному режимах .
8.З чим пов’язані переваги та недоліки фототиристора порівняно з фототріодом ( фототранзистором )?
9.Поясніть світлові та вольтамперні характеристики фотодатчиків .
10.Поясніть принцип роботи фотореле (рисунок 5).
11.Поясніть будову,принцип дії,використання оптронів .
12.Як змінюється опір досліджуємих датчиків від зміни світлового фотопотоку?
Література: [ 2 ] , c 95…132, [ 3 ] , c 63…78.
Завдання на самостійну роботу: зробити необхідні розрахунку,оформити звіт,вивчити теорію з літературних джерел.