Texnik avtomatlashtirish asboblari

1.9. Optoelektron konvertorlar
Optoelektronika optik va elektron o'lchash usullarini birlashtiradi. Hozirgi vaqtda kuchli elektromagnit maydonlarda, shuningdek, agressiv va portlovchi muhitda barqaror ishlashni ta'minlaydigan optik tolali sensorlarning tarqalishi ortib bormoqda. Optoelektron konvertorlar asosida bosim, kuch, siljish, tezlik, akustik parametrlar, elektr va magnit maydon kuchini sezuvchi datchiklar yaratilgan.
Ma'lumki, ko'rinadigan yorug'lik ultrabinafsha (UV) va infraqizil (IR) nurlanish bilan birgalikda optik chastota mintaqasi deb ataladigan elektromagnit nurlanishning butun chastota diapazonining faqat kichik bir qismini tashkil qiladi. Optik chastotalar mintaqasidagi o'lchovlar radiometriya deb ataladi. Ko'rinadigan yorug'lik yordamida radiometriya fotometriya deb ataladi.
Optik nurlanish - 0,001 dan 1000 mikrongacha bo'lgan to'lqin uzunligi diapazonidagi elektromagnit to'lqinlar. Ushbu to'lqin uzunligi diapazoni, o'z navbatida, uchta pastki diapazonga bo'linadi: ultrabinafsha mintaqa, ko'rinadigan yorug'lik hududi va infraqizil mintaqa.
Ultraviyole mintaqa yaqin ultrabinafsha (to'lqin uzunligi 400 ... 200 nm) va uzoq (to'lqin uzunligi 200 ... 10 nm) ga bo'linadi.
Ko'rinadigan spektr mintaqasi 370 dan 770 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligi diapazoni bo'lib, turli xil ranglarga bo'linadi.
Infraqizil nurlanish ko'rinadigan yorug'lik mintaqasi va radio mikroto'lqinlar o'rtasida yotadi va o'z navbatida uchta diapazonga bo'linadi, ya'ni yaqin, o'rta, uzoq infraqizil nurlanish.
Optik hodisalarni tasvirlash uchun uchta kattalik tizimi qo'llaniladi: energiya, yorug'lik va kvant.
Energiya tizimida oqim vattlarda, yorug'lik tizimida esa lümenlarda o'lchanadi. Kvant tizimida yorug'lik zarrachalar oqimi - kvant sifatida qaraladi.
Odatda yorug'lik oqimi turli chastotali nurlanishdan iborat, ammo optik konvertorlarni yaratishda har qanday chastotali nurlanishdan iborat yorug'lik oqimidan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Bunday bir chastotali oqim monoxromatik deb ataladi.
Agar oqimni tashkil etuvchi alohida nurlanishlar to'lqinlari bir-biriga nisbatan bir xil fazada bo'lsa, unda bunday oqim kogerent deb ataladi.
Yorug'lik oqimi ikki muhit orasidagi interfeysdan o'tganda, uning yo'nalishi o'zgaradi va yorug'lik sinadi. Har qanday sirtga yorug'lik tushganda, uning bir qismi sinadi, bir qismi aks etadi va bir qismi ko'rib chiqilayotgan sirt interfeysni tashkil etuvchi muhitdan o'tadi. Ko'zgu bu sirtning holati va xususiyatlariga va tushayotgan yorug'likning to'lqin uzunligiga qarab o'zgaradi. Bu sayqallangan magniy oksidi bilan qoplangan sirt uchun 98 dan uglerod qora qoplangan sirt uchun 1% gacha o'zgarib turadi.
Agar aks ettiruvchi yuzaning pürüzlülüğünün balandligi unga tushayotgan yorug'lik to'lqin uzunligidan kam bo'lsa, ko'zgu aks ettirish sodir bo'ladi. Ko'zgu aks ettirish yorug'lik tarqalishining yo'qligi bilan tavsiflanadi.
Yorug'likning aks etishida uning tarqalishi hukmron bo'lgan hollarda diffuz aks etish sodir bo'ladi.
Turli to'lqin uzunliklari bilan nurlanish uchun muhitda yorug'lik tezligi ham har xil bo'ladi. Bu yorug'likning tarqalishiga olib keladi.
O'tkazuvchanlik muhit yuzasiga tushadigan yorug'lik oqimining qaysi qismi ushbu muhitga chuqur kirib borishini tavsiflaydi. Ko'rib chiqilayotgan muhitning xususiyatlariga va yorug'lik to'lqin uzunligiga qarab, bu koeffitsient 0 dan 75% gacha o'zgaradi.
Ko'rinadigan va infraqizil hududlarni qoplaydigan doimiy emissiya spektriga ega bo'lgan volfram filamentli an'anaviy cho'g'lanma lampalar yorug'lik manbalari sifatida keng qo'llaniladi. Akkor chiroq sferikga yaqin yorug'likning fazoviy taqsimlanishi bilan tavsiflanadi va ko'p hollarda nuqta manbai sifatida qaralishi mumkin. Filamaning harorati ko'tarilgach, u chiqaradigan yorug'likning to'lqin uzunligi kamayadi va nurlanishning intensivligi oshadi. Filamandan o'tadigan kuchlanish va oqimni nazorat qilish orqali bunday chiroqni sozlash mumkin.
Akkor lampalarning kamchiliklari ularning past samaradorligi hisoblanadi: ularga berilgan elektr quvvatining atigi 2% ko'rinadigan nurlanishga aylanadi.
Gaz deşarj lampalari gaz bilan to'ldirilgan lehimli elektrodlari bo'lgan germetik yopiq kvarts yoki shisha idishdir. Bu gazda porlash bilan birga bo'lgan elektr zaryadsizlanishi paydo bo'ladi. Gaz deşarj lampalari doimiy porlash va impulsli zaryadsizlanish lampalariga bo'linadi. Gaz deşarj lampalarining kamchiliklari ularning nisbatan katta umumiy o'lchamlari va quvvat davrlarining murakkabligi hisoblanadi.
Hozirgi vaqtda lazer nurlanish manbalaridan tobora keng foydalanilmoqda. Lazerlar gaz, qattiq holat va yarim o'tkazgichdir. Aynan gaz lazerlari monoxromatikligi va ular chiqaradigan kogerent yorug'likning qutblanishi bilan ajralib turadigan eng katta taqsimotni oldi.
Karbonat angidrid (CO2) lazerining qurilmasi rasmda ko'rsatilgan. 1.12.
CO2 gaz lazeri oqayotgan suv bilan sovutilgan tushirish trubkasidan 4 iborat bo'lib, uning ichida elektrodlar tizimi yordamida gaz ajraladigan plazma 2 hosil bo'ladi 1. Gaz chiqarish trubkasi uchlarida rezonator oynalar joylashtirilgan: ko'r oyna 3 va yarim shaffof oyna (teshikli oyna) 5.
Hozirgi vaqtda mashinasozlikni avtomatlashtirish uchun yorug'lik nurlanishining eng keng tarqalgan manbalari yorug'lik chiqaradigan diodlar bo'lib, ularning printsipi yarimo'tkazgich materialidagi elektronlar va teshiklarning rekombinatsiyasi paytida yorug'lik nurlanishini yaratishga asoslangan. Bunday LEDlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan asosiy materiallar galyum arsenid va galyum fosfiddir.

Guruch. 1.12. Diffuziyali sovutish bilan gazsimon CO2 lazerining sxemasi: 1 - elektrodlar tizimi; 2 - gaz chiqaradigan plazma; 3 - kar oyna; 4 - oqadigan suv bilan sovutilgan tushirish trubkasi; 5 - shaffof oyna yoki teshikli oyna

Yarimo'tkazgich yuzasida energiya yo'qotishlarini kamaytirish uchun sinishi ko'rsatkichi havo va kristallning sinishi ko'rsatkichlari o'rtasida oraliq qiymatga ega bo'lgan materialdan yarim sharsimon qoplama ishlab chiqariladi. Ushbu dizaynda hosil bo'lgan yorug'lik nurlari yarimo'tkazgich-havo interfeysiga perpendikulyar ravishda yaqinlashadi, bu ichki aks ettirish yo'qotishlarini kamaytiradi.

LEDlar asl yarimo'tkazgichli material gofreti yuzasida qatlam hosil qilish orqali ishlab chiqariladi, uning tuzilishi substrat strukturasining davomi hisoblanadi.
Bunday tuzilmalarga qizil, yashil yoki sariq rang beradigan tuzilmalar kiradi. Bunday tuzilmalarning kimyoviy tarkibining asosini alyuminiy va galiyning mishyak yoki fosfor kislotasining turli tuzlari tashkil etadi. LEDlarning kirish va chiqish kontaktlarini ishlab chiqarish uchun yupqa plyonkali metall qoplamalar, masalan, nikel-oltin-qalay yoki nikel-oltin-sink ishlatiladi. LEDlarning umumiy o'lchamlari 0,5x0,5x0,3 mm bo'lishi mumkin.