Упрощенная структура фотодиода и его условное графическое обозначение показаны на рисунке 2.48.

Рис. 2.48. Структура фотодиода (а) и его УГО (б)

Принцип действия фототранзистора основан на усилении фототока коллекторного p-n перехода. Его выходные характеристики подобны выходным характеристикам обычного биполярного транзистора, но положение характеристик определяется не током базы, а величиной светового потока.

Функцию преобразования светоприемника можно представить в обобщенном виде (рисунок 2.48, б):

,

где S_ф – чувствительность светоприемника, А/лм; Ф_с – световой поток, лм.

Ниже приведены основные параметры фотоприемников:

Длина волны λ в максимуме спектральной характеристики S(λ)

(рис.2.49), мкм:

для германиевых фотодиодов 0,6…1,0

для индиевых фотодиодов ≤3,2

«Темновой» ток I_т, мкА 50

Чувствительность S_ф, А/лм:

фотодиодов ≤0,1

фототранзисторов ≤1

Быстродействие t, с 10^-11

Рис. 2.49. Спектральные характеристики фотодиодов на основе германия (1), свинца (2), кремния (3) и индия (4).

Оптические ЧЭ позволяют строить высоконадежные и точные датчики. В последнее время технические характеристики оптических ЧЭ заметно улучшились, соответственно этому решилась сфера их применения.

59) Классификация исполнительных механизмов (рис.1.1) производится в первую очередь по виду энергии, создающей усилие (момент) перемещения регулирующего органа. Соответственно, ИМ бывают пневматические, гидравлические и электрические.

Рис.1.1

В пневматических ИМ усилие перемещения создается за счет давления сжатого воздуха на мембрану, поршень или сильфон; давление обычно не превышает 10³ кПа.

В гидравлических ИМ усилие перемещения создается за счет давления жидкости на мембрану, поршень или лопасть; давление жидкости в них обычно находится в пределах (2,5-20)10³ кПа. Отдельный подкласс гидравлических ИМ составляют ИМ с гидромуфтами.

Пневматические и гидравлические мембранные и поршневые ИМ подразделяются на пружинные и беспружинные. В пружинных ИМ усилие перемещения в одном направлении создается давлением в рабочей полости ИМ, а в обратном направлении – силой упругости сжатой пружины. В беспружинных ИМ усилие перемещения в обоих направлениях создается перепадом давления на рабочем органе механизма.

Электрические ИМ по принципу действия подразделяются на электродвигательные (электромашинные) и электромагнитные.

По характеру движения выходного элемента большинство ИМ подразделяются на: прямоходные с поступательным движением выходного элемента, поворотные с вращательным движением до 360° ( однооборотные ) и с вращательным движением на угол более 360° ( многооборотные ).

Существуют ИМ, в которых используются одновременно два вида энергии: электропневматические, электрогидравлические и пневмогидравлические. Вид энергии управляющего сигнала может отличаться от вида энергии, создающей усилие перемещения.

В электрических системах автоматизации и управления наиболее широко применяются электромашинные и электромагнитные исполнительные механизмы.

Основным элементом электромашинного ИМ является электрический двигатель постоянного или переменного тока. Такие исполнительные механизмы обычно называют электроприводами, т.к. согласно ГОСТ электропривод - это электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, электрического преобразовательного, механического передаточного, управляющего и измерительного устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Электромагнитные ИМ дискретного действия выполняются в основном на базе электромагнитов постоянного и переменного тока и постоянных магнитов. Жесткое и упругое соединение узлов систем осуществляют различного рода электромагнитные муфты

Множество регулирующих органов также многообразно, как многообразны объекты управления. В качестве примера можно привести основные типы РО, применяемых в системах подачи и перемещения жидких, газообразных и сыпучих материалов. По виду воздействия на объект их можно подразделить на два основных типа: дросселирующие и дозирующие.

Дросселирующие РО изменяют сопротивление (гидравлическое, аэродинамическое) в системе путем изменения своего проходного сечения, воздействуя на расход вещества. Примерами таких РО являются заслонки, диафрагмы, задвижки, краны, клапаны.

Дозирующие РО выполняют заданное дозирование поступающего вещества или энергии за счет изменения производительности определенных агрегатов: дозаторов, насосов, компрессоров, питателей, электрических усилителей мощности.

61)Электропневматические исполнительные механизмы

При автоматизации стационарных объектов, например, предприятий строительной индустрии, имеющие значительные производственные площади и практически не ограниченные электроэнергетические мощности, наряду с электромеханическими, широко применяют электропневматические исполнительные механизмы (ЭПИМ).

ЭПИМ по своей организации и принципу действия аналогичны электрогидравлическим исполнительным механизмам. Однако в отличие от последних  в качестве рабочего тела используют сжатый воздух, циркулирующий по разомкнутой схеме.

Чаще всего в качестве двигателей используют пневматические цилиндры, управляемые двухпозиционными электропневматическими распределителями и перемещающие в пространстве всевозможные устройства поточно-транспортных систем: секторные и челюстные затворы расходных бункеров (рис. 4.21), плужковые

сбрасыватели, поворотные воронки и др.

Рис. 4.21. Принципиальная пневматическая схема управления секторным затвором расходного бункера

62) Электрогидравлические исполнительные механизмы

В общем случае электрогидравлические исполнительные механизмы (ЭГИМ) представляют собой совокупность управляемых электромагнитов, гидравлического распределителя и гидравлического двигателя [11] (рис. 4.13). Рабочее тело – масло подают в ЭГИМ с помощью масляного насоса, имеющего электрический или механический привод.

Рис. 4.13. Функциональная схема электрогидравлического исполнительного механизма

Различают ЭГИМ с дроссельным и объемным регулированиПри дроссельном регулировании производительность насоса постоянна      Qн = constant, а производительность гидравлического  распределителя  является  функцией  значения  тока,  протекающего через электромагнит Qр = var = f(Ι). В случае объемного регулирования постоянной величиной является производительность распределителя Qр = constant, а производительность масляного насоса пропорциональна частоте вращения привода насоса Qн = var = Кn. При автоматизации управления положением рабочих органов дорожно-строительных машин применяют электрогидравлические исполнительные механизмы с объемным регулированием. Для автоматического управления скоростью машин, имеющих гидромеханическую трансмиссию, используют ЭГИМ с дроссельным регулированием.