光敏传感器的设计 现代传感器原理——光敏传感器

现代传感器原理——光敏传感器

1．光敏传感器的定义及分类：

（1）定义：将光能变换为相应电能的装置。

（2）分类

1） 光电效应传感器：用光敏材料的光电效应制成的光敏器件。 分为外光电效应和内

光电效应器件

2） 固态图像传感器：包括电荷耦合器件的光电转换和电荷转移功能制成的 CCD 图像

传感器和用光敏二极管与 MOS 晶体管构成的将光信号变成电荷或电流信号的 CMOS 图

像传感器两大类。

3） 光纤传感器：是唯一的有源光敏传感器，利用发光管或激光管发射的光，通过光纤

传输到被检测对象，经检测对象调制后的光沿着光导纤维反射或发送到光接收器，再经

接受解调后变成电信号。

4） 新型光敏传感器：包括利用各种新型光电转换原理制备的传感器，应用广泛的有激

光传感器、核辐射传感器，高分子光电传感器。

2．外光电效应：在光照下，某些材料中的电子逸出表面而产生光电子发射的现象，称为外

光电效应。

3．光电导效应：光照射半导体时材料吸收光子而产生电子-空穴对使电导率增加的现象称为

光电导效应。

4．光生伏特效应：受到光照射时产生电位差的现象称为光生伏特效应。

5．PN 结光生伏特效应：将 PN 结受光照后两段产生电动势的现象称为 PN 结光生伏特效应。

6．固态图像传感器的分类：

CMOS 、电荷注入器件 CID 。

7．光纤传感器的基本组成和分类：

（1）基本组成：主要由光源、光纤与光探测器三部分组成。

（2）分类：

8．光纤传感器的调制类型：按调制类型不同，将光纤传感器原理分为强度调制、相位调制、

频率调制、时分调制和偏振调制等。

9．光电发射二极管的工作原理：光照到阴极上产生光电子,阳极电压使其加速,碰撞气体分

子,电离出更多电子和离子，又被加速，碰撞…电离,即发生了电子倍增效应，相当于具有放

大作用，达 10 倍左右。

10．光电倍增管的工作原理：光照到光阴极上产生光电子,在真空电场下被加速，投射到第

一个“打拿极”D1 上，一个光电子可产生多个电子,多次被加速而激发打拿极后电子数目倍

增。

11．光敏三级管的工作原理：无光照时，集电结反偏，热激发少子电子从基区 b 漂移入 c，

空穴自 c 到 b，形成暗电流 Icbo；发射结正偏 Icbo 扩散越过此结。B 区留下的正离子吸引 e

区电子，被 c 收集形成 ce 间的暗电流即反向截止电流 Iceo。有光照时，大量光生电子漂移

到 c，b 留下正离子会吸引 e 的电子，又被 c 收集而形成放大的电流。集电结产生的光电流

为 IL。

12．光敏电阻在自动控制照明装置的应用及其电路分析：见书 P59。

13．光敏三级管在光电脉冲转换电路的应用及其电路分析：见书 P73。

STM32之光敏电阻传感器模块的使用

本实验配合2.2寸TFT液晶屏显示，当光弱的时候显示“昏暗”，光强时显示“明亮”。

实验使用的是下图所示的3线光敏电阻 传感器模块 ，用途：光线亮度检测,光线亮度传感器 ，智能小车寻光模块 。模块特色：比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA；配可调电位器可调节检测光线亮度；输出形式 ：数字开关量输出（0和1）；使用宽电压LM393比较器。

模块使用说明 1、光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等；2、模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平 ；3、DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；4、DO输出端可以直接驱动本店继电器模块，由此可以组成一个光控开关。

各引脚作用如图所示：

本实验中将DO引脚连接到PA0脚，电源连接3.3V电源。

while(1){

其中的：Gui_DrawFont_GBK24(70,80,RED,GRAY0,"明亮");和Gui_DrawFont_GBK24(70,80,RED,GRAY0,"阴暗");为液晶屏的显示函数，这里不是重点。我么在这里要关注的是if()判断语句，我们通过

if( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)==0)

语句来判断是否数据引脚为0（低电平），若是低电平则输出下面的语句，

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)==0

为STM32 的读取引脚函数，引脚配置如下：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

实验效果如下：（明亮）

用纸遮挡住阳光后（昏暗）

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