光敏电阻

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光敏电阻范文第1篇

关键词 光敏电阻；电子快门；光谱响应

中图分类号O4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0117-02

0 引言

光敏电阻属半导体光敏器件，除具体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽等优点外，在高温、多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机电子快门，太阳能庭院灯，草坪灯等光自动开关控制领域[1]。

在照相机中，电子快门的原理是通过电子测光，获取外界光线参数，自动选取光圈值和快门速度，以控制最佳爆光量。本文主要对光电传感器光敏电阻构成的照相机电子快门的工作原理进行介绍和分析[2]。

1 光敏电阻的特性

在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极，便构成光敏电阻。当光敏电阻两端加上适当的偏置电压Ubb后，便有电流Ip流过。改变照射到光敏电阻上的光度量（如照度），发现流过光敏电阻的电流Ip发生变化，说明光敏电阻的阻值随照度变化。电阻随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏，这个特性称为光敏电阻的光电特性。

光敏电阻在弱辐射到强辐射的作用下表现出不同的光电特性（线性与非线性），它的光电特性可用在“恒定电压”作用下流过光敏电阻的电流Ip与作用到光敏电阻上的光照度E的关系曲线来描述，当照度很低时，曲线近似为线性；随照度的增高，线性关系变坏，当照度变得很高时，曲线近似为抛物线形。

在恒定的电压的作用下，流过光敏电阻的光电流Ip为：

式中Sg为光电导灵敏度，E为光敏电阻的照度，γ为光电转换因子。 光电转换因子在弱辐射作用的情况下为1（γ=1），随着入射辐射的增强，γ值减小，当入射辐射很强时γ值降低到0.5。

光敏电阻的光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。从这种曲线中可以直接看出灵敏范围、峰值波长位置和各波长下灵敏度的相对关系。由该关系曲线我们可以得到，CdS材料制成的光敏电阻的光谱响应很接近人眼的视觉响应，因此可用于与人眼有关的仪器，例如照相机电子快门、照度计、光度计等。本文正是利用此特性来设计照相机的电子快门的。

2 照相机电子快门

图3为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光的控制电路，也可称为照相机电子快门。电子快门的测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关S和电容C构成的充电电路，时间检出电路（电压比较器），晶体管VT构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片（执行单元）等组成。

在初始状态，开关S处于如图3所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与Rw1分电源电压Ubb所得的阈值电压Uth（一般为1V～1.5V），而电压比较器的负输入端的电位UR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，晶体管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。

当按动快门的按钮时，开关S与光敏电阻R及Rw2，构成的测光与充电电路接通。这时，电容C两端的电压Uc为O，由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使晶体管VT导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。快门打开的同时，电源Ubb通过电位器Rw2与光敏电阻R向电容C充电，且充电的速庋取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。UR的变化规律可由电容C的充电规律得到

当电容C两端的电压Uc充电到一定的电位（UR≥Uth）时，电压比较器的输出电压将由高变低，晶体管VT截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。快门的开启时间t可由下式推出

显然，快门开启的时间t取决于景物的照度，景物照度越低，快门开启的时间越长；反之，快门开启的时间变短；实现照相机曝光时间的自动控制。当然，调整电位器Rw1可以调整阈值电压Uth，调整电位器Rw2，适当地修正电容的充电速度，就可以适当地调整照相机的曝光时间，使照相机曝光时间的控制适应照相底片感光度的要求。

4 结论

本文主要对光电传感器光敏电阻构成的照相机电子快门的工作原理进行介绍和分析。电子快门结构简单，速度高，无震动，无快门次数限制，可靠性和稳定性高，近乎无成本。所以，袖珍卡片数码相机和其它中、低档数码相机基本上都是采用电子快门，具有一定的实用价值。

参考文献

光敏电阻范文第2篇

关键词：太阳能；单片机；自动追光

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)13-3212-02

1功能方案

我们的整套装置集成了多项功能，其中包括初始寻光功能。在采光板上，五个光敏电阻成十字状。

我们首先采用调用电机旋转一圈，旋转的同时不断采及中心光敏电阻的AD数值，记录最强点，然后翻转回最强点，此种方案将能很好的判断多个光源时的光强最强点判断。此时水平方向已经对准，然后进入竖直方向修正，我们不断采集竖直方向两个光敏电阻的AD数值，进行比较，然后转动以减小二者的数值差。循环此过程直至上下两个光敏的数值相等，初始追光结束，进入时时追光功能。逻辑控制单片机不断调用底层驱动单片机采回位于边缘的四个光敏电阻的AD数值，比较水平向是否有差值，若有则根据差值大小调整相应角度，同理调整竖直向，以使竖直向两光敏数值趋于相等，不断循环进行采数，比较，调整过程，以保证采光板一直对准光强最强点。对于根据时间预设追光功能，首先我们需要一个万年历，我们通过外部信号给逻辑控制单片机每秒发送一个脉冲，然后单片机定时通过计数，模拟出时钟，然后我们通过对逻辑单片机的编成，实现了年月日时分秒的存储以及时时显示。有了万年历后，我们根据日照规律计算出采光板位置关于日期时间的函数，然后通过用程序在逻辑控制单片机端实现此函数，根据函数的到相应的追光动作，控制电机转至相应位置，从而实现预设追光。

2设计原理

2.1光强采集

光敏电阻通电时会两端电压因所接受的光强不同而改变，光强越强，电压越大，光强减弱，电压值减小。在整个装置的设计当中这是我们的最根本原理根据，我们不断的通过AD将光敏电阻值取回，通过逻辑判断进行相应操作。

2.2追光判断

为了追光，我们必须确定临界条件，我们在采光的板水平以及竖直方向放置了四个电阻，这样一旦水平方向的两个光敏电阻反映的光强值相等，则表示水平方向采光板以对准光强最强点。同理，当竖直两光敏电阻反应的光强值相等时，则竖直方向已对准光强最强方向。从而实现了二维追光。

2.3日照规律

为了更好的完成预设追光功能，我们研究了日照规律，并据此得到了相应的采光板位置关于时间的函数，并用此函数得到相应的追光动作。

2.4 AD芯片采数

为了更好的进行逻辑控制，我们需要精确的数值来反映光强大小，所以我们采用AD芯片采回光敏电阻两端的电压值，供计算使用。

2.5单片机控制

为了实现更多的追光策略，我们引入单片机，利用其可计算，可编成，可完成复杂控制逻辑的功能，更好的为装置提供控制策略，调用硬件运转完成我们所需的功能。

3程序说明

功能控制策略实现如图1所示。

4制作调试

为了使此设备能很好的运行，我们对其进行了多次测试。我们的原则是：迭代型开发过程。即首先设计出总体思路以及原理图、电路图，然后按照这些材料，针对每个部件进行开发测试，首先让每个部件设计制作完成，测试调通后进行组装测试。同时，由于我们的作品当中既有软件部分又有硬件部分，因此我们采用并行开发过程，然后将单片机电路制作完成后，用仿真器进行模拟逻辑正确性测试。由于有串行通讯，所以我们两块单片机分开制作，分别先和电脑相连通，借助串口精灵软件进行单独测试，完成后进行连通测试。软件模拟测试后，等待硬件开发结束后，用仿真器进行实际测试。基本功能实现后将程序烧入芯片进行最终测试。

图1

5测试纪录

非正常试验结果记录如表1所示：

表1

光敏电阻范文第3篇

【关键词】非平衡电桥；电阻；温度；应变；光照强度

非平衡电桥是单臂电桥在非平衡状态下的一种工程运用，当外界温度、压力、光照等物理量发生变化时，相应的电阻传感器电阻值发生变化，电桥就从平衡状态（预调平衡）变成不平衡状态，通过测量指零仪表测量的电压（或电流）发生的变化即所表征的电阻传感器电阻值的变化从而间接的测量出传感器相应物理状态的变化。

非平衡电桥在大学物理实验中的应用研究包括以下内容：非平衡电桥在电磁学中的应用：非平衡电桥测电阻；非平衡电桥在热学中的应用：利用非平衡电桥设计制作半导体热敏电阻温度计测温度；非平衡电桥在力学中的应用：利用非平衡电桥测物体的应变；非平衡电桥在光学中的应用：利用非平衡电桥测光照强度。

1.非平衡电桥测电阻

按照立式电桥使用非平衡电桥方法：选择R1=R2，且设置为一定值；R3设置为一定值。以电阻箱作为被测电阻，显然，RX的预置值应等于R3的值，将其按照二端电阻接入仪器“RX”的两个测量端子。按单臂电桥使用方法，微调R3使电桥达到预调平衡。设想由于某个物理量的变化，RX值发生了变化（实验中使用电阻箱阻值发生变化替代上述物理过程），电桥从预调平衡状态转为不平衡状态，指零仪表测的输出电压将从零开始产生一组变化数据。

一般情况下，由下式计算出非平衡电桥测量值：

式中，R1、R2、R3——桥臂电阻示值，U0——电压表示值，E——工作电压值，由工作电压示牌提供。

2.利用非平衡电桥设计制作半导体热敏电阻温度计测温度

某些金属氧化物半导体的电阻与温度的关系满足式（1）：，式中RT是温度T时的热敏电阻阻值，R是T趋于无穷时热敏电阻的阻值，B是热敏电阻的材料常数，T为热力学温度。因为半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多，所以我们利用非平衡电桥设计制作半导体热敏电阻温度计测温度。

把热敏电阻接到RX处，将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，先调电桥至平衡得R0，改变R0为R0+R0使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度。然后调节变压器输出进行加温，从25℃开始起每隔5℃测量一次Rt，直至85℃，绘出热敏电阻的Rt-t特性曲线。作曲线，确定式（1）中的常数B和。根据曲线改直后，直线的斜率k=B，在y轴上的截距，根据曲线改直后的图形所得的B和电阻常数更加准确一些。根据式（1）可得：。因此理论上来说，曲线应该是直线。一般来说，确定直线的参数要比确定曲线的参数要容易得多，因此用曲线改直后的图形所得到的结果要准确的多。

如果电源电压保持不变，那么一定温度T对应一定的RT，而RT又对应一定的U0即为相应的电压表偏转量。所以表中通过的电压值就直接与温度变化有关。这样由于测试变化引起的桥臂RT电阻值的变化可以直接由电表指针偏转大小来决定。只要事先对电表进行标定，就可以根据电压表的读数来表示测量温度的大小。

3.非平衡电桥测物体的应变

电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或者半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种效应成为“应变效应”。

首先将电阻应变片粘贴在弹性体上，然后把电阻应变片接到RX处，可用非平衡电桥测出其阻值R0。当被测物体在外力作用下发生形变，产生应变，然后传递给与之连接的应变片，引起应变片电阻值的变化，通过测量电路变成电压输出，计算出RX。如果产生的应变用ε表示，电桥灵敏系数用k表示，则有。物体的应变值可先用专门仪器测出，则可由实验计算得出电桥灵敏系数k。（每批应变片可抽样测取k值，取其平均值。）这样确定了R0、RX、k后就可不再用专门的仪器测应变，而直接用非平衡电桥测量然后再计算出弹性体产生的应变ε。

4.利用非平衡电桥测光照强度

光照下物体的电导率改变的现象称为内光电效应（光导效应），光敏电阻是基于内光电效应的光电元件。光敏电阻又称光导管，它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质，半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。

光源采用了白色高亮度发光二极管，它具有效率高、体积小、耗电少和寿命长等优点。为了充分利用光源，在光源后放置了透镜1，这样点光源经透镜1出射平行光。实验过程中照射光强度变化由偏振器来控制，偏振器由1对偏振片组成，两偏振片间的夹角与照射光强度I有以下关系I=I0cos2。其中I0为当两偏振片平行时的出射光强。当平行光入射至射偏振器后，通过改变两偏振片间的夹角可达到调节照射光强度变化的目的。在偏振器后面再设置透镜2，目的是使由偏振器出射的平行光能高效、均匀地照射光敏电阻。

将光敏电阻接入非平衡电桥RX处，然后将某待测光源直接照射在测量仪的光照接收口（光敏电阻表面），开始可通过使用光照强度测量仪来测量相应光照的强度，不同光照强度导致光敏电阻值变化不同，从而使电路的输出电压也相应变化，根据测量数据作出电压-光照强度曲线关系图。这样有了电压-光照强度曲线关系图，光敏电阻在未知光照的照射下，就可由非平衡电桥的输出电压值查找到对应的光照强度值。

参考文献

[1]倪新蕾.非平衡电桥的输出特性研究[J].大学物理，2009（3）：33-35.

[2]张山彪，桂维玲，孟祥省.基础物理实验[M].北京：科学出版社，2009：107-113，186-187.

[3]梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].北京：高等教育出版社，1980：124-139.

[4]朱俊孔，张山彪，高铁军等.普通物理实验[M].济南：山东大学出版社，2001：207-211.

光敏电阻范文第4篇

通过互联网搜索，我们发现如今的河水浊度监测设备动辄过万，而且水质监测一般以实验室检测为主，但这种人工采集的形式不能实时了解水质信息，难以防范不法分子的行为。能否利用网络，在湿地区域选择多个无人监测点，实现实时监测河水的浑浊度？

浊度传感器的设计

要监测河水浊度，首先需要河水浊度的传感器。在淘宝上能找到的浊度传感器，要么是数千元，甚至上万元的传感器探头，要么是数十元的洗衣机、洗碗机专用的污水传感器，如图1所示。

通过文献查找，水质浊度检查一般都使用超声，测量超声信号在不同水样中的衰减;也有利用比浊法原理，通过测量水样中微粒的散射光强度来实现的。毫无疑问，洗衣机专用的浊度传感器就是利用后面的原理。但是因为这种传感器光源和敏感电阻的间距过小，仅1～2cm，对水质浊度的变化不敏感，只能在洗衣机、洗碗机中检测污水，用在河水的日常检测就不合适了。

其实，自己动手做一个浊度传感器并不复杂。动手能力好的，可以用一个LED、光敏电阻和几个电阻，接好线就行。简要的电路如图2所示，核心是采用高亮LED作为光源，用光敏电阻监测光强度。电路中R1和R2形成一个分压电路，在input端可以测出R2两端的电压，而这一电压是由R2受到的光照强度决定的。

慢着，这个电路怎么这么眼熟，不就是在传统的环境光传感器上加了个LED吗？对啊，其实，给普通的光敏电阻加上恒定的光源就是一个浊度传感器了。如果光敏电阻的阻值发生变化，肯定是水里有微粒阻挡了光线的通过。我们自己做的传感器，好处就在于可以自定义光源和光敏电阻之间的距离，以达到最佳的检测效果。

明白了这个道理，我们甚至不用自己画电路、接线来制作传感器了。找个普通的环境光传感器，外加一个LED直射就可以了。当然，你也可以找个常见的灰度传感器来修改，把上面的LED焊下来，把接线延长就可以了。灰度传感器依靠光线反射而获得物体表面的信息（如图3），浊度传感器则靠光线通过来得到水样的透光率，原理是一致的。

为了容易安放，我们设计了两个相互垂直的同心圆环探头来固定传感器，同心环内部空心，方便铺设光敏模块的电路。然后实用热熔胶和其他防水材料封闭缝隙，防止线路进水。我们最终设计的传感器，LED灯与光敏电阻相隔8cm。同样，为了数据更加准确，一个传感器中有两组光源和光敏电阻，通过两个方向的光敏电阻测量，取平均值，可得到较准确的数据。在图4中，T2，T3为两个LED放置位置，R2，R3分别为相对应的光敏接收探头（光敏电阻），T1，R1清洗装置的安装位置。

LED灯与光敏电阻相隔为什么是8cm？传感器在水里什么位置比较敏感？我们也通过多次的实验测试，经过统计分析得出这一结论。我们的试验记录表设计如下，最终确定传感器的最佳固定位置为水下60cm左右。

检测代码的编写

在核心控制板方面，我们当然选择Arduino。浊度传感器通过模拟口接入到Arduino控制板。因为这个浊度传感器设置有两个发射和接收模块，需要占用两个模拟口，然后由控制板对这两个数据进行取平均值处理，测试代码如下：

int _ABVAR_1_z1 = 0 ;

int _ABVAR_2_z2 = 0 ;

int _ABVAR_3_z = 0 ;

void setup（）

{

Serial.begin（9600）;

}

void loop（）

{

_ABVAR_1_z1 = analogRead（1） ;

_ABVAR_2_z2 = analogRead（2） ;

_ABVAR_3_z = （ （ _ABVAR_1_z1 + _ABVAR_2_z2 ） / 2 ） ;

Serial.print（_ABVAR_3_z）;

Serial.println（）;

}

代码很简单，用ArduBlock也能编写，参考代码如图5。

要监测河水浊度，传感器设计仅仅是第一步，还需要将数据实时上传到服务器，进行监测和分析。虽然Yeelink、乐联网和DFrobot厂商等都提供了物联网平台，可以将传感器数据直接上传到这些网络平台，即可快速实现实时监测的目的。但是利用这些平台，数据毕竟在他人的平台，如果要深入研究，还是要自己写个数据采集系统比较合适。于是我们用VB编写了一个采集数据的客户端，将数据存在数据库中（如图6）。此外，为了方便查询，还写了Web查询界面（如图7）。

传感器的效果测试

我们制作了浊度传感器，并且在学校周边的水域做了水质监控的实验。按照之前的研究结果，我们将浊度传感器安装在水下60cm处，监测设备的Arduino主板及太阳能电池板等安装在水面以上，通过水中木桩或其他方式固定在水面上。由于我们选择的数传模块传输距离可达数百米，所以数据采集的电脑就安置在附近建筑物内，数据采集非常稳定。

知识拓展

光敏电阻范文第5篇

关键词：STC89C51 时钟芯片DS1302 光敏器件

中图分类号:TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0025-01

1、引言

校园路灯作为校园道路交通必不可少的照明设施，既要在节约电能、提倡绿色照明环境前提下还要保证其合理的照度以确保师生的行路安全。目前绝大部分学校路灯照明控制多为“人工控制”和“光控”。“人工控制”受恶劣天气的影响及其它干扰，并且巡视困难；“光控”容易受外部环境干扰，灵敏度低而且可靠性较差，二者均不能实现控制开关灯的合理性、科学化，从而会出现开灯早，关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象，不但造成电力资源的浪费，还对校园治安有所影响。

智能化道路照明系统通过在单片机的预先设计控制，实现能够使其在每天不同时段或者光照度不同情况下，对道路照明实现动态智能化管理。从而控制路灯在不同情况下工作在不同状态实现多样化的道路照明场景，从以提高其照明质量的同时获得最佳的节能效果。

2、硬件设计

基于单片机的校园智能路灯控制系统主要由控制、时钟、显示、检测和声光报警模块组成。系统以STC89C51为主控制器，采用DS1302时钟芯片计时，利用光敏电阻实现对环境光照度的采样同时实现路灯出现故障时的声光提示，用液晶LCD1602显示故障路灯的编号。系统结构图如图1所示。

2.1 时钟模块

为了实现精确的时钟功能并节省单片机I/O口资源，本系统时钟芯片选用高性能、低功耗、带RAM实时时钟芯片DS1302[1]。时钟芯片DS1302提供时钟信号给STC89C51单片机，单片机由此按照不同时段的光照度实现时控开关灯：(1)冬季时间早晨7：00关灯，晚上17：30开灯;(2)夏季时间早晨6：00关灯，晚上19：30关灯;(3)春季时间早晨6：30关灯，晚上18：30关灯。

如果想改变时控开关灯的工作时段可以通过通信模块将指令写入STC89C51芯片内，其修改操作在上位机完成。

2.2 环境明暗检测模块

环境明暗检测采用光敏电阻实现对周围光照度采样通过A/D转换从而实现。由于光敏电阻受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大[2]，从而实现光电转换通过A/D转换后提供给单片机。光敏电阻对外部光线进行采样，当光线强时，光敏电阻阻值小，A/D采集的值小，单片机控制灯灭；当光线弱时，光敏电阻阻值大，A/D采集的值大，单片机控制的灯亮。本系统中A/D芯片采用美国TI公司生产的TLC2543的12位串行模数转换器[3]。

2.3 声光报警和液晶显示模块

在本系统中采用光敏二极管的通断进行路灯设备故障的检测，由于光敏二极管的PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射。其在电路中一般是处于反向工作状态，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小；当光照射在PN结上时，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此光敏二极管在不受光照射时，处于截止状态，受光照射时，处于导通状态。由此采用光敏二极管检测路灯是否正常工作，如果出现故障STC89C51启动声光报警装置，同时由LCD1602显示故障路灯的编号。

3、软件设计

本系统的软件程序主要包括液晶显示程序、A/D转换程序、时钟管理程序、通信程序、设备故障检测程序、开关程序、声光报警程序，并通过调用上述程序完成系统的全部功能。

4、结语

本系统以单片机为主控制器，利用时钟芯片对路灯进行时控开关控制；由光敏器件完成对环境光照的采集和路灯故障的检测，从而实现光控开关灯和故障路灯的编号显示。该设计的智能化路灯控制系统具有时控、光控相结合，在提高师生校园夜间行走的安全感、有效防止校园犯罪活动、美化校园环境、节省电力资源构建良好的校园环境上具有一定的实用价值。

致谢：本文得到了李祖欣博士的细心指导，在此表示感谢！

参考文献

[1]杨文显.微型计算机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2006.

[2]王庆有.光电传感器应用技术[M]. 机械工业出版社,2007.

光敏电阻范文第6篇

一、力学图像综合计算题

此类题图像的两个物理变量都属于力学量，如反映弹簧所受拉力与伸长量关系的ΔLF图像，反映物体所受浮力与物体浸入液体深度关系的Fh图像。

二、电学图像综合计算题

此类题图像的两个物理变量都属于电学量，如反映电压随时间变化规律的Ut图像。

【例2】 图2甲是某工厂的水平传送带上产品运输及计数器的示意图。S为激光光源，能连续发射粗细忽略不计的激光束。R为光敏电阻，当有激光照射时，其阻值较小，无激光照射时，其阻值较大。每当水平传送带上的产品和传送带一起匀速通过S与R之间时，射向光敏电阻的激光被产品挡住，通过电压表测出光敏电阻R两端电压随时间变化的规律如图2乙所示。已知计数器的电源电压为3V，保护电阻R0=200Ω。若水平传送带上的产品均是边长a=0.1m、质量m=2.5kg的实心正方体，求：

（1）产品的密度；（2）产品对传送带的压强；（3）传送带传输产品的速度；

（4）计数器工作1min，光敏电阻R在有激光照射时消耗的电能。

五、电、热图像综合题

此类题图像的两个物理变量分别是电学量和热学量，如反映热敏电阻的阻值随温度变化的Rt图像。

【例5】 学校科技活动小组的同学为防止扳动开关造成触电事故，给普通家用浴霸（冬天浴室里的取暖器）设计了一个温度自动控制装置，如图5甲所示，其中半导体材料制成的热敏电阻R1的阻值随温度的变化曲线如图5乙所示。已知电磁继电器线圈的电阻R0=20Ω，电流表的量程为0～50mA，电源电压U恒定为12V，浴霸共安装有2只“220V 500W”的灯泡。当继电器线圈中的电流大于或等于40mA时，衔铁被吸下，浴霸电路断开而停止工作；当继电器线圈中的电流小于或等于30mA时，衔铁被释放，浴霸电路闭合而工作。求：

（1）每只灯泡的电阻；

（2）浴霸电路正常工作时，通过浴霸的总电流（保留一位小数）；

光敏电阻范文第7篇

【关键词】全天候太阳能自动跟踪；光电跟踪；视日运动轨迹跟踪程序；双轴跟踪

Design of Controller for Automatic Tracking Solar Power Generation

ZHENG Feng WANG Wei-ling CHEN Jian-qiang CHEN Ze-qun ZHANG Xiao-wei

（School of Electrical Power， South China University of Technology， Guangzhou Guangdong 510641， China）

【Abstract】The principle and structure of an intelligent automatic solar tracker are proposed. For testing system， a modelofphotoelectric tracing as hardware is used to track light while the device sets up a program to analysis the movement of the light as software. For controlling system， the controller has a two-axis tracker for mechanical design，and promote the whole row of solar panel linked by linkage. The controller drives the stepping motor to adjust the position of the solar panel to follow the sunlight，and. Other actions are taken to avoid the rain and strong wind. And the intelligent energy-saving design is involved. The simple-designed and energy-saving automatic tracking solar power generation is expected to work in days with highly efficiency.

【Key words】Automatic tracking solar； Power generation in day； Electron optic tracking system； Two-axis tracker

0 引言

太阳能是当今最受关注的一种能源，全球正面临着能源危机，经济发展中对环境保护的要求越来越高，所以新能源的开发和利用成为热点。太阳不仅提供地球生物基本的生活物质，其光能还能转化为电能被利用。太阳能是真正意义上的取之不尽用之不竭的资源，可以供人类长时间使用。太阳能绿色，安全，可持续利用，在未来得到前所未有的发展。

1 全天候太阳能自动跟踪系统装置的设计

1.1 全天候太阳能自动跟踪装置的硬件设计

1.1.1 概述

整个装置的硬件设计主要包括太阳方位检测模块、光强检测模块、风速检测模块的设计。

1.1.2 检测部分

图1

检测模块主要是通过固定在太阳能电池板上，且与板面平行的太阳方位检测传感器和光强检测传感器来分别检测太阳方位变化和光强变化，进而驱动跟踪装置进行太阳跟踪。检测模块的设计主要基于光电效应。当光线照在太阳能板上，光电传感器在电路中的电气量（电流、电阻）会发生变化，本文中采用的是光敏电阻，因此发生变化的电气量是光敏电阻的阻值。光敏电阻的阻值会随着光照强度的增加而减小，如果两个光敏电阻串联在同一个回路，当两个光敏电阻接受光照不同时，两个光敏电阻连线中点的电压就会不同，即把太阳方位的状态量转换为变化的电压的电气量。

方位检测部分通过四个光敏电阻组成桥式电路，并采用一块2.5V硅片作为阴晴白夜检测，同时巧妙地将硅片作为光敏电阻的遮挡元件。当检测模块对准太阳时，单片机两个引脚P1.1和P1.2采集到的电压为2.5V，当未对准太阳时，电压为1-4V（如图1）。

1.1.3 风力保护部分

系统运行过程中，现场自然环境随时可能发生变化，强风来袭的情况下，若不采取及时的保护措施，很有可能造成机械结构损坏，对系统造成难以挽回的损伤。因此系统设置了强风保护模式，实时监测实际环境的风速，当检测到强风来袭时，系统自动切入风力保护模式，将太阳能电池板放平，从而减小风对太阳能电池板的作用力，保护太阳能电池板不受破坏，提高发电系统的安全性和可靠性。

当风力级数大于8级（风速17.2～20.7m/s），三杯式风速传感仪所输出的电流信号在13.5mA以上时，控制器判定当前风速有可能损坏平台，立即将太阳能电池板放平。风力检测电路中使用了三杯式风速传感器来检测风速，当风吹动风速杯转动时，风速传感器会输出与风速成正比的电流信号，将4-20mA电流信号转成0-5V电压信号后输入到单片机的AD通道中，通过判断电压信号的大小来判断风力大小。当风力达到8级（可通过程序设定）时，单片机通过AD转换后得到的电压判断出此时应该切入强风保护模式。

1.2 太阳能自动跟踪装置的软件设计

1.2.1 系统的工作过程

高精度太阳能跟踪控制器采用光电跟踪和视日轨迹跟踪两种模式来综合实现。视日轨迹跟踪方式在阴天时根据天体运行规律，实时计算出太阳的位置，使跟踪器定位到一定的范围。光电跟踪则在晴天实时跟踪太阳轨迹，提高太阳能的利用率。视日轨迹跟踪可以提高系统的抗干扰能力。由于外界自然环境复杂多变，天空中飞起的树叶或生活垃圾，以及云层的运动都会对传感器检测造成干扰，使跟踪器产生很大的跟踪误差。所以采用这种高精度太阳能跟踪控制器可以提高跟踪的精度和抗干扰能力。

系统首先初始化，对寄存器和变量的初始化。当风力保护检测到风力大于6级，启动风力保护装置，使太阳能装置放平，以减少风阻保护装置。当风力正常则进行下一步（图2）。

1.2.2 视日轨迹跟踪系统

通过单片机时钟模块读取当前时间，然后由所在地的经度，纬度，通过天体运行公式计算当前的太阳高度角和方位角。把太阳的高度角和方位角转换成直流电机所要转动的步数和方向，控制电机转动。若电机转到计算的位置，则根据由硅光电池传感器通过信号处理电路采样得来的信号，来判断电机是否转到的精确定位位置。然后依次判读电机是否对准太阳的高度角和太阳方位角。

图 2

对于视日轨迹跟踪，一般采取间歇跟踪方式。首先，根据跟踪装置所在地的经度、纬度、当前日期、时间等参数，由太阳运行轨迹算法即可计算出太阳日出、日落时间，以及从日出至日落某些时刻太阳的方位角与高度角；其次，获得跟踪装置在某时刻的方位角和高度角；然后，分别比较太阳方位角、高度角与跟踪装置方位角、高度角，获得方位角偏差和高度角偏差，当方位角偏差大于许用方位角偏差时，控制方位角跟踪机构运动使得方位角偏差为零或在一定误差范围内，同理，当高度角偏差大于许用高度角偏差时，控制高度角跟踪机构运动使得高度角角偏差为零或在一定误差范围内。

1.3 太阳能自动控制装置的机械设计

如图所示为太阳能跟踪装置的机械结构总体外观图。主要由四部分构成：底座支架、水平旋转机构、竖直旋转机构、太阳能电池板支撑机构。

水平旋转机构由直流电机、电机固定箱、轴承和中间立轴组成。水平轴电机通过减速齿轮可以带动中间立轴转动，进而带动整个太阳能电池板平台水平方向转动。直流电机输出轴通过1：100减速齿轮与中间立轴相连。竖直旋转机构由直流电机、同步带轮、转轴、轴承座、太阳能电池板支架等组成。竖直机构通过传动带轮实现电池板在竖直平面内的倾角调整，可实现竖直方向90度旋转。

图 3

光敏电阻范文第8篇

[关键词]光电式传感器创新应用

一、光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应，光电效应又分为外光电效应和内光电效应外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：(1)光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。(2)光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计，光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。光电传感器特点有：(1)检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。(2)对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。(3)响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。(4)分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。(5)可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。(6)可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。(7)便于调整。在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

二、创新应用举例

1.测温功能

应用时，将感温头插入被测温环境中，外部法兰安装密封。传感器输出端与二次仪表输入端经辐射至光电转换器接收，转换成毫伏电压信号。感温管一般为经过特殊处理的高刚玉管或特殊材质管。光电转换器由光学透镜、光栏、硅光电池，温度稳定性网络组成。高压密封器将感温管开口端高压密封，防止感温管透气或断裂产生高压泄露，不影响辐射光传输，所以传感器在现场工作时，可拆卸光电转换器通过高压密封器观察感温管状况或检修光电转换器，信号传输导线为双芯屏蔽铜电缆，将传感器输出端按正负端与仪表信号输入端相接，接地端与地线相接，仪表上电即可实现测温。

2.火焰探测报警器

硫化铅光敏电阻的暗电阻为1MΩ，亮电阻为0.2MΩ，峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路，其偏置电压约为6V，电流约为6μΑ。V2管集电极电阻两端并联68μF的电容，可以抑制100Hz以上的高频，使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器，火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后，器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度，确保火焰报警器能长期稳定地工作。

3.光控大门

我们都有这样的苦恼每次开车到了小区大门都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关，既费时又费人力，如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。这里要用到一种电子元件——干簧继电器，它由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈内有电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态，线圈内没有电流时，磁场消失，瓷片在弹力的作用下，回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方，把带动大门的电动机接在干簧管的电路中，那么夜间汽车开到大门前，灯光照射光敏电阻时，干簧继电器接通电动机电路，电动机带动大门打开。

三、小结

以上介绍了光电传感器的基本原理和其特点，并列举了一些在生活实际中的创新应用实例。从这些实例中我们可窥见光电传感器无限的发展应用前景。光电式传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的要求越来越高是其发展的强大动力，突飞猛进现代科学技术的则为其提供了坚强的后盾，我们相信在不懈地探索中，光电传感器的应用定会有新的飞跃。