Лабораторна робота №5 Дослідження характеристик датчика освітленості та аналіз роботи приладу контролю полум'я

1. Об'єкт дослідження:

• прилад контролю полум'я ПКП-Ф;

• фотоголовка приладу ПКП-Ф з двома фоторезисторами ФС-К-6.

2. Мета роботи:

• вивчити призначення, будову і принцип дії ПКП-Ф;

• експериментально отримати статичну характеристику фотоголовки приладу;

• здійснити настройку приладу на задану освітленість спрацювання.

3. Теоретичні відомості

При автоматизації різних виробничих процесів широке застосу­вання знаходять фотоелектричні пристрої, які перетворюють світло­вий потік на електричний сигнал. Такі пристрої називають датчиками освітленості. Розрізняють три види таких датчиків:

• із зовнішнім фотоефектом (вакуумні або газонаповнені фотоеле­менти);

• з внутрішнім фотоефектом (фоторезистори);

• вентильні фотодіоди (фототранзистори).

Фоторезистори являють собою світлочутливий матеріал, нанесе­ний на ізоляційну підкладку і покритий тонкою прозорою лаковою плівкою.

Принцип дії фоторезистора полягає в тому, що під дією світла в шарі світлочутливого матеріалу відбувається перерозподіл електронів по енергетичних рівнях, що призводить до зміни опору світлочутливо­го матеріалу. Найбільш поширені сірчано-кадмієві (ФС-К), сірчано-вісмутові (ФС-В) та сірчано-свинцеві (ФС-С) фоторезистори.

Прикладом застосування фоторезисторів на виробництві є при­лад контролю полум'я, який використовують для контролю горіння пального в камерах згоряння стаціонарних і пересувних нагрівальних установок. при зникненні полум'я прилад припиняє подачу палива в камеру згоряння та вмикає сигналізацію.

Прилад ПКП-Ф являє собою фотоелектричне реле, яке склада­ється з електромагнітного реле постійного струму КV (рис. 1), у коло живлення якого ввімкнуто фоторезистори R1 і R2. Реле живиться від однонапівперіодного випрямляча на діодах VD1 і VD2 з фільтрами СІ i С2. Вмикання приладу в мережу змінного струму напругою 220 В проводиться апаратами керування нагрівальної установки, на якій змонтовано ПКП-Ф.

При натисканні на кнопку SВ ("Пуск") її кон­тактами шунтуються фоторезистори, фотоголовки та резистори R5 i R6. Це призводить до збільшення струму через котушку реле до рівня, необхідного для спрацювання реле. Своїми контактами реле вмикає пристрій подачі палива.

П ри нормальному полум'ї (освітленість фоторезисторів стано­вить 5-50 Лк) опір фоторезисторів такий, при якому величина струму в колі живлення реле достатня для його утримання при відпущеній кнопці "Пуск".

Коли полум'я гасне освітленість фсторезисторів зменшується, їх опір збільшується, а струм в обмотці реле знижується. Реле спрацьовує і припиняє подачу палива в камеру згоряння теплогенератора та вмикає сигналізацію.

Резистор R6 використовується для регулювання порогу спрацювання приладу.Структуру приладу ПКП-Ф наведено на рис. 2.

Рис. 2. Структура приладу ПКП-Ф.

Рис. 2. Структура приладу ПКП-Ф

Основні характеристики фоторезистора ФС-К-6:

• площа робочої поверхні - 20 мм²;

• робоча напруга – 20 В;

• постійна часу – 0,14 с;

• питома чутливість ~ 6000 мкА/(В*Лм).