光传感器的基本概念及工作原理是什么_光传感器的基本概念及工作原理

用于检测量或事件的变化并适当产生输出的设备可称为传感器。传感器有很多种，如压力传感器、超声波传感器、光学传感器、温度传感器、红外传感器、触摸传感器、湿度传感器、烟雾和气体传感器等。

在本文中，边肖介绍了一种常见和常用的传感器——光学传感器。我们来看看光学传感器的作用和原理！

基本概念

一种特殊类型的基于太阳光强度(包括人造光)的传感器称为光传感器，是重要的传感器之一。光学传感器有很多种，包括光电池、光电晶体管、光敏电阻、光电池、光电倍增管、光电二极管、电荷耦合器件等等，都是模拟传感器。

现在可用的一种简单的光传感器是光敏电阻(LDR)，其特点是电阻与环境光强度成反比，即当光强增加时，电阻减小，反之亦然。光敏电阻是无源的，不产生任何电流。

光敏电阻的电阻会随着太阳光强度的变化而变化(以照射在光敏电阻上的光为基准)，光敏电阻也可以在肮脏恶劣的外部环境中使用，因为它本质上是固体。因此，与其他光传感器相比，光敏电阻是户外照明和自动路灯电路的首选。

此外，光敏电阻是一个可变电阻，其电阻值由光强控制。高阻半导体材料和硫化镉(表现出光电导性)用于设计光敏电阻。

如上图所示，在夜间，如果光敏电阻传感器上的光线减少，光敏电阻的阻值就会变得很高(大约几兆欧)。白天，如果光敏电阻上的灯点亮，光敏电阻的电阻会变低(大约几百欧姆)。所以，光敏电阻的阻值和照射在光敏电阻上的光是成反比的，上图显示了它们的反比关系。

除了上面提到的光学传感器，还有BH1750、TSL2561等数字光学传感器，可以计算光强，提供数字当量值。

光学传感器电路

自动光感测电路可用于自动控制电器，例如电灯、风扇、冷却器、空调和路灯。使用这种自动光传感器电路根据落在光传感器上的太阳光的强度来工作，可以消除人工来控制或切换负载操作。因此，它可以被称为自动光传感器电路。

比如用传统方法控制高速公路上的路灯很危险，也会造成电力浪费。现在简单介绍一下如何制作控制用的光传感器电路。

事实上，各种电气和电子元件可用于设计自动光学传感器电路。该电路中使用的主要元件是光学传感器、达林顿晶体管和继电器。然而，在讨论光学传感器电路的工作原理之前，有必要了解用于设计自动光学传感器电路的各种元件的实际用途。

1、达林顿对晶体管

背靠背连接的两个晶体管称为达林顿对，可以认为是一个具有很高电流增益的单个晶体管。一般来说，如果基极电压大于0.7v，则晶体管导通。然而，如果考虑一个达林顿对，基极电压必须为1.4v，因为需要开启两个晶体管。

2、中继器

继电器在自动光线传感器电路中起主要作用，用于启动电器或将交流电源负载连接到自动光线传感器电路。通常情况下，继电器由线圈组成，当它获得足够的功率时，就会通电。

应用电路设计如下图所示。如果阳光落在光敏电阻上(白天)，光敏电阻的电阻会很低(只有100欧姆)。电源通过光敏电阻和电阻器接地。这是由于电流原理，低电阻路径。因此，继电器线圈没有足够的功率来获得足够的功率被激励，这导致负载保持关闭。

类似地，如果黑暗落在低电阻路径上，则低电阻路径将具有高电阻(几兆欧)。因此，因为低电阻路径的电阻非常高，所以没有(或非常少)电流流动。现在，流过低阻通路的电流使达林顿将晶体管的基极电压提高到1.4v以上，因此，继电器线圈通电，负载在夜间接通。

注：以上电路图也可以用运算放大器代替达林顿设计晶体管。

主要应用

自动光学传感器电路可用于设计许多基于嵌入式系统的实际项目。一些基于光学传感器电路的项目包括：

白天自动关闭的太阳能高速公路照明系统。

光学传感器安全报警系统

日落至日出照明开关

基于Arduino光敏电阻的高灵敏度路灯控制系统。

比如下面是一个从晚上到早上自动关灯的电路设计。原理是黄昏到黎明的光线基于光敏电阻自动工作，传感器电路会在早晨(阳光落在光敏电阻上时)自动关断负载。同样，负载会在晚上自动开启(光敏电阻上没有灯的时候)。

摘要

光学传感器是一种传感器件，主要由光敏元件组成。它能灵敏地感知从紫外光到红外光的光能，并将光能转化为电信号。目前，光学传感器可分为模拟型和数字型，但通常使用光敏电阻(LDR)。

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