光敏电阻传感器模块电路图

1. 举例说明光敏电阻的应用画出原理图及工作过程 路灯自动点熄控制由两部分组成：电阻R 、电容C 和二极管D 组成半波整流滤波电路；RCds 光敏电阻和继电器组成光控继电器;路灯接在继电器常闭触点上,由光控继电器来控制路灯的点燃和熄灭．光暗时,光敏电阻的阻值很高,继电器关,灯亮；光亮时,光敏电阻的阻值降低,继电器开,灯灭;2. 硅光电池的工作原理和等效电路为下图：a 光电池工作原理图b 光电池等效电路图c 进一步简化 从图b 中可以得到流过负载R L 的电流方程为：)1()1(/0/0--=--==KT qV s E KT qV s p D p e I E S e I I I I I －其中,S E 为光电池的光电灵敏度,E 为入射光照度,I s0是反向饱和电流,是光电池加反向偏压后出现的暗电流;当I L ＝0时,R L ＝∞开路,此时曲线与电压轴交点的电压通常称为光电池开路时两端的开路电压,以V OC 表示,由式1解得：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1ln 0I Iq kT Up OC当IpIo 时,)/ln()/(0I I q kT U p OC ≈当R L ＝0即特性曲线与电流轴的交点时所得的电流称为光电流短路电流,以Isc 表示,所以Isc ＝I p ＝Se ·E从上两式可知,光电池的短路光电流Isc 与入射光照度成正比,而开路电压Uoc 与光照度的对数成正比;3. 光外差检测只有在下列条件下才可能得到满足：①信号光波和本征光波必须具有相同的模式结构,这意味着所用激光器应该单频基模运转;②信号光和本振光束在光混频面上必须相互重合,为了提供最大信噪比,它们的光斑直径最好相等,因为不重合的部分对中频信号无贡献,只贡献噪声; ③信号光波和本振光波的能流矢量必须尽可能保持同一方向,这意味着两束光必须保持空间上的角准直;④在角准直,即传播方向一致的情况下,两束光的波前面还必须曲率匹配,即或者是平面,或者有相同曲率的曲面;⑤在上述条件都得到满足时,有效的光混频还要求两光波必须同偏振,因为在光混频面上它们是矢量相加;4.光电检测系统的定义：是指对待测光学量或由非光学待测物理量转换成的光学量,通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统;光电检测系统的构成：光源,照明光学系统,,被测对象,光学变换,光信号匹配处理,光电转换,电信号的放大与处理,计算机,控制,存储和显示等部分;5.在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度有什么特点为什么把光敏电阻造成蛇形在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度是定值,输出光电流与入射光通量成正比,即保持线性关系;光敏电阻做成蛇形,一方面既可以保证有较大的受光面积,一方面减小电极之间的距离,从而既可以减小载流子的有效极间渡越时间,提高载流子的平均寿命,增大增益,也有利于提高灵敏度;6.写出硅光电二极管的全电流方程,说明各项物理意义; 无光照流过PN 结的电流方程：)1(/0-=KT qU s d e I I有光照反偏压流过PN 结的电流方程：I=I s0e qU/KT -1- I p是正向暗电流； 是反向饱和电流； 是电子电荷量； 是结端偏置电压； 是玻尔兹曼常数； 是热力学温度； 是光生电流;7.为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应需在哪种偏置状态为什么p-n 结在外加正向偏压时,即使没有光照,电流也随着电压指数级在增加,所以有光照时,光电效应不明显;p-n 结必须在零偏和反向偏压的状态下,有明显的光电效应产生,这是因为p-n 结在反偏电压下产生的电流要饱和,所以光照增加时,得到的光生电流就会明显增加;8.光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电,试说明两种供电电路的特点;阳极接地,负高压供电:可消除外部信号输出电路与阳极之间的电位差;后面可通过一个低电压耦合电容与交流放大器相接,也可以直接与直流放大器相接由于靠近管子玻壳的金属支架或磁屏蔽筒接地,它们与阴极和倍增极之间存在比较高的电位差,结果使某些光电子打到玻壳上产生噪声；如果靠近光电阴极的端面或玻壳接地,具有高负电位的阴极与地之间就会产生漏电流;阴极接地,正高压供电：光、磁、电的屏蔽罩可以跟阴极靠得近些,屏蔽效果好,暗电流小,噪声低;阳极处于正高压,会导致寄生电容大,匹配电缆连接复杂,特别是后面若接直流放大其,整个放大器都处于高电压,不利于安全操作;后接交流放大器,使用耐高压的耦合电容来输出信号,也可将外部信号电路与阳极高压电源隔开;只适用于交流或脉冲信号测量系统;1.分析主动红外报警电路的工作原理;该主动红外报警电路分为发送端和接收端,发送端由发光二极管产生红外辐射,入射到光电三极管中,在经过光电变换及电路处理获得信息;当有人通过时,随人的移动进一步转换为交变的电信号输出;电信号经放大,鉴别后,控制警灯,警铃等装置进行报警;同时也可以利用报警信号其他处理的控制,如关门,摄像,开高压等;2,叙述激光干涉测长的原理,画出原理图;2.利用psd 位置传感器如何测量光点Ａ偏离中心的位置1I ＝0I R ／1R ,2I ＝0I R ／2R1I ／0I ＝R ／1R =2L-x ’ /2L 2I ／0I ＝R ／2R =x ’/2Lx ’=L1-1I -2I /1I +2I则入射光点M 的坐标为x=L 1I -2I /1I +2I4.PSD 用于液面位置变化测量的示意图cos h x θ∆=⋅1I ＝0I R ／1R ,2I ＝0I R ／2R 1I ／0I ＝R ／1R =2L-x ’ /2L 2I ／0I ＝R ／2R =x ’/2Lx ’=L1-1I -2I /1I +2I则入射光点M 的坐标为x=L 1I -2I /1I +2I5.以双光束干涉为例,分析相干检测的基本原理：设两相干平面波的振动 E1x,y 和E2x,y 分别为：⎩⎨⎧+-=+-=)]},([ex p{),()]},([ex p{),(22221111y x t j a y x E y x t j a y x E ϕωϕω两束光合成时,所形成干涉条纹的强度分布Ix,y 可表示为：)],(cos[2),(212221y x t a a a a y x I ϕω+∆++=)]},(cos[),(1){,(y x t y x y x A ϕωγ+∆+=式中,2221),(a a y x A +=是条纹光强的直流分量；)/(2),(222121a a a a y x +=γ是条纹的对比度； 21ωωω-=∆ 是光频差； ),(),(),(21y x y x y x ϕϕϕ-= 相位差; 当两束频率相同的光即单频光相干时,有21ωω= ,即 0=∆ω,此时)]},(cos[),(1){,(),(y x y x y x A y x I ϕγ+= 当两束光的频率不同,干涉条纹将以 ω∆的角频率随时间波动,形成光学拍频信号,也叫外差干涉信号;如果两束光的频率相差较大,超过光电检测器件的频响范围,将观察不到干涉条纹;在两束光的频率相差不大 ω∆较小的情况下,采用光电检测器件可以探测到干涉条纹信号,并且可以通过电信号处理直接测量拍频信号的频差及相位等参数,从而能以极高的灵敏度测量出相干光束本本身的特征参量,形成外差检测技术;实际上,干涉条纹的强度取决于相干光的相位差,而相位差又取决于光传输介质的折射率n 对光的传播距离ds 的线积分,即02λπϕ⎰=Lnds对于均匀介质,上式可简化为：/2λπϕnL =对上式中的变量L 和n 作全微分可得到相位变化量1I ϕ)(20L n n L ∆+∆=∆λπϕ6.溶液浓度的测量原理和工作过程：光源1发出的光经单色器2后成为单色光,该单色光的波长应选为待测溶液的峰值吸收波长;将该光线用分束器BS 分成两束,分别通过待测溶液S2和参比溶液S1,并用两个性能一致的光电探测器接收;由于参比溶液对工作波长的光不产生吸收,而待测溶液对该波长的光有较强的吸收,因此,探测器PD1接收到的光强度I1即为入射光强度I0,而探测器PD2接收到的光强度I2取决于待测溶液的浓度;系统输出电压为：2110012210122(lg lg )/lgR K U C I I R R C R K ϕϕϕϕ=-=数;为PD1上产生的光电流;2I ϕ为PD2上产生的光式中,C0为比例常电流；K1、K2为PD1和PD2的灵敏度,1ϕ 、2ϕ 为到达PD1和PD2上的光通量;若PD1和PD2性能一致,则K1＝K2,故上式可变为：2121001212lg lg R R IU C C R R I ϕϕ== 由于在忽略反射和散射的情况下,I1=I2,故02lgI U K I =可见,最后输出电压即为溶液的吸光度值,亦即反映了溶液的浓度;7.分析干涉条纹光强检测法,画出原理图;在干涉场中确定的位置上用光电元件直接检测干涉条纹的光强变化称为条纹光强检测法;下图给出了一维干涉测长的实例;为了获得最佳的光电信号,要求有最大的交变信号幅值和信噪比,这需要光学装置和光电检测器确保最佳工作条件,尽可能地提高两束光的相干度和光电转换的混频效率;单频光相干时,合成信号的瞬时光强为：221212(,,)2cos[()]I x y t a a a a t φ=++0[1cos(2)]LI I n δπλ∆=+供电电源电压和偏置电路电阻的阻值;。

光电阻、光敏二极管和光敏三极管是电子领域中常见的光敏元件，它们在光控制电路中起着重要的作用。

光电阻又称光敏电阻，是一种导电材料，它的电阻值随光强度的变化而变化。

光敏二极管和光敏三极管则是半导体器件，它们能够将光信号转换成电信号。

在本文中，我们将一起来探讨这三种光敏元件的电路符号及其应用。

1. 光电阻的电路符号是一个类似变阻器的图案，但在其中还有一个箭头指向光敏元件，表示这是一个受光控制的电阻元件。

光电阻常用于光敏电路中，如光控开关、光敏控制器等。

当光照强度增加时，光电阻的电阻值减小；当光照强度减小时，光电阻的电阻值增加。

这种特性使得光电阻在光控制电路中具有很大的应用空间。

2. 光敏二极管的电路符号类似于普通二极管，但在箭头处有一个光线的符号，表示这是一个受光控制的二极管。

光敏二极管是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它的工作原理是基于内部光电效应。

当有光照射到光敏二极管时，它的导通电阻会明显减小，从而使得电路中的电流增大。

光敏二极管常用于光电传感器、光电开关等领域。

3. 光敏三极管的电路符号也类似于普通三极管，但在箭头处同样有一个光线的符号，表示这是一种受光控制的三极管。

光敏三极管也是一种能够将光信号转换成电信号的器件，它具有较高的光敏度和响应速度。

在实际电路中，光敏三极管常用于光电开关、光电传感器、光控制器等领域。

在实际应用中，光电阻、光敏二极管和光敏三极管常常需要与其他元件配合使用，以构成完整的光控制电路。

可以将光敏元件与运算放大器、比较器等元件结合起来，实现光控制电路对环境光强度的监测和控制。

光敏元件还可以与单片机或其他数字电路相连，实现数字化的光控制功能。

总结回顾：通过本文的介绍，我们了解了光电阻、光敏二极管和光敏三极管的电路符号及其应用。

在现代电子技术中，光敏元件在光控制领域有着广泛的应用，它们为光控制电路的设计和实现提供了重要的支持。

希望本文能够帮助您更全面、深刻和灵活地理解光敏元件及其在电子领域中的作用。

1系统组成1、LED调光系统组成框图如图1.1所示。

图1.1 LED调光系统组成框图2. 单元硬件电路的设计2.1 基于MAX1771的升压(Boost)电路MAX1771是美信公司的，可以做为升压电路使用，电路结构为Boost电路，如下图2.1所示。

当电压输入电压的范围是5-12V，输出根据的调节范围是24-36V。

引脚1输出来控制场效应管I3205的导通与截止。

引脚3是电压反馈端，内置1.25V的稳压源。

当输入到3脚的电压高于或低于1.25V时，芯片会自动调节PWM占空比的减小或增大，以得到稳定的输出。

图2.1 基于MAX1771的Boost电路原理图.2.2 的设计LED驱动电路原理图如图2.2所示。

由于Buck电路的驱动比较复杂，故使用如下的电路，使在场效应管关断后让LED的负极电压升高，使得LED关闭。

当场效应管导通时，LED的负极电压被拉低，使得LED发光。

PWM调节方式使得驱动电路更简单，降低了制造成本，并可以获得较精确的步进调节。

LED照明与传统卤素低压照明相比具有许多优势：(1)光源比较集中，1 W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此非常节能；(2)LED灯的寿命比卤素灯长，一般可达几万乃至十万小时；(3)LED的结构简单，抗震性能好；(4)无须热启动时间，亮灯响应速度快；(5)工作电压在6~12 V之间。

基于这些优势，高亮度LED照明技术日益成为汽车照明的发展趋势，并可以带来很好的性价比。

由于汽车照明系统要求控制简单、节能环保、高效安全等特点[1]，因此本系统主要采用大功率LED驱动器XLT604来驱动LED发光，使用8位单片机PIC18F448输出不同占空比的PWM脉冲来动态控制其发光强度，并使用数字温度传感器DS18B20测试系统的温度，同时对系统的发热情况进行实时控制。

另外，系统还采用光敏电阻传感器对照明系统的亮度进行自适应调节。

1 系统硬件设计系统硬件主要包括以单片机为控制中心的LED驱动及调光、亮度检测、温度检测等功能模块，其中亮度检测、温度检测模块比较简单，系统主要设计了LED驱动及调光模块。

光敏传感器实验报告学院：专业：学号：姓名：时间：目录一、摘要 ........................................... 错误！未定义书签。

二、设计要求 (3)三、方案设计 (5)1、方案说明 (6)2、方案论证 (7)四、光敏电阻的结构和原理 (7)五、光敏传感器的工作原理 (8)六、电路的工作原理 (9)七、单元电路设计、参数计算和器件选择 (10)1、单元电路设计 (10)2、参数计算 (10)3、器件选择 (11)八．总结 (12)九．参考文献 (13)摘要光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。

光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。

光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。

人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。

人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。

该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。

还可加上报警部分。

对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。

对输入信号处理后，就可以用来显示了。

对于显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。

关键词：光敏电阻；光电传感器；光照强度；发光二级管theThe light sensor is the use of photosensitive element will be optical signals are converted to electric signals of sensors, its sensitive wavelength in the visible light wavelength near, including infrared wavelength and ultraviolet wavelength. The light sensor is not limited to light detection, it also can be used as detection components other sensors, for many non-electricity testing, as long as thesenon-electricity conversion for light signal can be change.Light intensity automatic detection display system, this system can automatically detect the intensity of illumination intensity and display to let people know the strength of the light intensity at this time. People can be set illumination intensity range, once beyond this range the system can issue warning notice or directly to take measures to make the light intensity in this range. People can see through this device display learn now light condition, to do a reasonable light regulation. This design can be divided into three parts: namely light detection part, signal processing part, intensity of light display section. Still can add alarm part. For light detection part available photosensitive resistance sensor as the test components, it can complete from intensity to resistance signal conversion, again resistance are converted to electric signals can serve as the system input signal. For input signal processing, they can be used to display the. To display part available light emitting diode to display, different intensity of light corresponding to the different light emitting diode light, you can simply shows the different light intensity. Keywords: photosensitive resistance; Photoelectric sensor; Light intensity; leds二、设计要求设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）1、根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型(1)自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；(2)传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；(3)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；(4)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）；(5)设计结束后，进行仿真调试。

光敏电阻光照传感器引脚说明光敏电阻（Light Dependent Resistor, LDR）是一种基于光电效应原理的光照传感器，它能够根据周围环境的光照水平来改变自身的电阻值。

光敏电阻的工作原理是通过光的照射，使得材料中的光敏介质导电性发生变化，从而改变电阻值。

光敏电阻在许多电子设备和应用中广泛使用，例如光照控制、光敏报警、光敏开关等。

在光敏电阻中，引脚的设计和安装方式非常重要，它们直接影响了光敏电阻的性能和使用效果。

一般来说，光敏电阻通常包含两个引脚，其中一个是正极引脚（也称作AN脚），另一个是负极引脚（也称作GND脚）。

正极引脚通常连接到正电源或电流采集电路，负极引脚连接到地或负电源。

在使用光敏电阻时，我们通常需要将其连接到一个合适的电路上，以便实现对光照变化的检测和响应。

常见的连接方式有两种：串联和并联。

串联连接方式是将光敏电阻的正负极依次连接到其他元件或电路中。

这种连接方式适用于需要根据光照变化来改变电路中其他元件的工作状态或电流的应用。

在光照控制系统中，我们可以将光敏电阻串联连接到一个可变电阻或电路中，当光照变强时，光敏电阻的电阻值降低，从而导致整个电路中的电流增大，最终控制灯光的亮度。

可以选择并联连接方式，将光敏电阻与其他电阻或电路并联连接。

这种连接方式适用于需要将光敏电阻与其他元件共同构成电压分压器或电流分流器的应用。

在光敏报警系统中，我们可以将光敏电阻并联连接到一个电压比较器电路中，当光照强度达到一定阈值时，光敏电阻的电阻值变化会导致电压比较器输出高电平，从而触发报警装置。

在使用光敏电阻时，我们还需要注意一些性能参数，例如灵敏度和响应时间。

灵敏度是指光敏电阻对光照变化的敏感程度，一般用引脚的电阻值来表示。

较低的电阻值意味着光敏电阻对光照的变化更为敏感。

响应时间是指光敏电阻从受到光照变化到输出信号变化所需的时间。

较短的响应时间可以更快地检测到光照的变化。

光敏电阻作为一种光照传感器，在电子设备和应用中起到了至关重要的作用。

光敏电阻传感器特性及应用实验1.了解光敏电阻的光电特性2.了解光敏电阻暗电流、光电流的测量方法3.掌握光敏电阻的伏安特性、负载特性的测量方法1.分析光敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测亮度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。

1.开放式传感器电路实验主板；2.光敏电阻亮度测量模块；3.导线若干。

光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。

光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。

无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。

当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，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。

实际上光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。

图1-1 光敏电阻的电极实验原理及内容：光敏电阻的主要参数及测试方法：1、暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。

在测量光敏电阻的暗电流时，应先将光敏电阻置于黑暗环境中30分钟以上，否则电压表的读数会较长时间后才能稳定。

将光敏电阻完全置入黑暗环境中（用遮光罩为光敏电阻遮光，且不通电），使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R暗。

由于光敏电阻的个体差异，某些暗电阻可能大于200兆欧，属于正常现象。

利用图1-2，可以测量光敏电阻的暗电流，图中取E=12V，RL=10M，由电压表读数除以RL，即可得出光敏电阻的暗电流I暗。

2、亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。

亮电阻的测试：在一定的光照条件下（移除遮光罩）由Counter输出PWM波驱动LED光源，使用万用表电阻档测量光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R亮。

利用图1-3，取E=12V，RL=2k。

实验一 光敏电阻特性实验一．实验目的:１．认识学习光敏电阻，掌握光敏电阻的基本工作原理。

２．掌握使用本仪器测定光敏电阻的各种特性.３．达到会用光敏电阻器件进行光电检测方面应用课题的设计。

二．实验原理：利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻,又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件，其结构如图（1)所示，光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积，提高灵敏度。

光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻，利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见，当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为:p n p e n e σμμ∆=∆⋅⋅+∆⋅⋅图（１）在上式中，e 为电荷电量,p ∆为空穴浓度的改变量，n ∆为电子浓度的改变量，μ表示迁移率，当两端加上电压U 后，光电流为:ph AI U dσ=⋅∆⋅ 式中A 为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。

在一定的光照度下，σ∆为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。

光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流，光敏电阻受到光照射时的阻值称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流,亮电流与暗电流之差称为光电流，一般暗电阻越大，亮电阻越小，光敏电阻的灵敏度越高，光敏电阻的暗电阻一般在兆欧数量级，亮电阻在几千欧以下，暗电阻与亮电阻之比一般在102～106之间。

一般光敏电阻(如硫化铅、硫化铊）的伏安特性曲线如图(2）所示，由该曲线可知，所加的电压越高，光电路越大，而且没有饱和现象，在给定的电压下,光电流的数值将隋光照增强而增大,在设计光敏电阻变换电路时，应使光敏电阻的工作电压或电流控制在额定功耗线之内。

图(２）光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光电流与光照强度之间的关系，称为光敏电阻传感器的光照特性,不同类型的光敏电阻，其光照特性也不同,多数光敏电阻传感器光照特性类似于图（3）的特性曲线，光敏电阻的光照特性呈现出一定程度的非线性特性,光敏电阻的光照度—-电阻值的典型特性曲线如图(4）所示，低照度a区曲线斜率较大，中间照度区b区可近似视为直线区,也是光敏电阻的主要工作区，因而光电流随光照度增长较快，在高照度区,电阻值随照度下降慢，光电流随照度增长也变慢。