MUNKAANYAG A kvetelmnymodul megnevezse: Elektronikai ramkrk tervezse, dokumentlsa Juhsz Rbert Optoelektronikai eszkzk, ramkrk A kvetelmnymodul szma: 0917-06 A tartalomelem azonost szma s clcsoportja: SzT-014-50 MUNKAANYAG OPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 1OPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK ESETFELVETS MUNKAHELYZET n egy automata kapurendszereketszerel, zemeltet cgnl dolgozik. Ismertesse meg azjonnanbelpdolgozkkalazautomatakapuknlnagyszmbanalkalmazott optoelektronikai alkatrszeket s azok technolgiai alkalmazst. Rszletesentrjenkiacgnlalkalmazottoptokapuksinfrarzkelk,valamintaLED didk alkalmazsra. SZAKMAI INFORMCITARTALOM A FNY S AZ ELEKTRONIKA ( FNYELEKTROMOS JELENSG) A fekete sugrz ( fekete test) olyan hmrskleti sugrz, amelyminden res sugrzst elnyel,ahullmhossztlfggeloszlsbanteljestmnytsugrozkiatrbe.A fnyelektromoseszkzkelektromgnesessugrzstbocstanakkiamikorramhalad keresztlrajtuk,vagyhaelektromgnesessugrzsrifelletketazelektromgneses sugrzs elnyelsvel elektromos mennyisgek vltoztatsra alkalmasak. Azelektromgnesessugrzsrendkvlszlesspektrumbla100nm-tlaz1mm-ig terjed hullmhossz-tartomnyt optikai sugrzsnak hvjuk.Ezen tartomnyt hrom f rszre osztjuk a sugrzs hullmhossznak fggvnyben. -Ultraibolya fny ( ultraviolet light):100nm-tl - 380nm-ig terjedtartomny -Lthat fny (visible light) : 380nm-tl - 780nm-igterjed tartomny -Infravrs fny (infrared light) : 780nm-tl MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 2 1. bra.Az elektromgneses sugrzsok tartomnyai. Afnyaterjedsitrbennemfolyamatosanoszlikmeg,hanemdiszkrt"csomagokban" gynevezett kvantumokban terjed, amelyeket fotonoknak nevezzk. Afnyhullmhosszasfrekvencijakzttisszefggs:fc= ahol:=afny hullmhossza,c= a fny sebessge( 300000 km/s vkuumban) , f= a fny frekvencija. Valamennyihatrfelletrerkezsugrzsarrlvisszaverdikvagyabbabehatol.Haa sugrzsszmottevenergiavesztesgnlklvisszaverdikakkorvisszaveranyagrl beszlnk.Avisszavertsugrzsazanyagotsemmilyenszempontblnembefolysolja. Azelnyeltsugrzsazelnyelanyagenergiatartalmtmegnveli.Azenergiaelnyels megvltoztatjaazelnyelkzegfizikaijellemzit,akrjabbszekundersugrzst gerjeszthet. 1. Fnytechnikai alapmennyisgek : A fnyram: A sugrzott teljestmnybl szrmaztatott olyan mennyisg, amely a sugrzst olyan szelektv rzkelkre kifejtett hats alapjn rtkeli, amely spektrlis rzkenysgt a fnyterjedsremerleges,tetszlegesnagysgfelletenidegysgalattthalad fnyenergia mennyisg ( fnyteljestmny) jellemez. Mrtkegysge : lm (lumen) Nhnyfnyforrsfnyrama:60W-osizz0,71klm,36W-osfnycs3klm,250W-os ntriumlmpa 27,5 klm. AfnyerssgI:Asugrforrsltalazadottirnyttartalmazazelemitrszgbe kisugrzott fnyramnak s az elemi trszgnek a hnyadosa, azaz a fnyramnak a trszg szerinti srsge. Mrtkegysge: cd (candella) Ou=ddI 1cd=1lm/1 sr MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 3Egycandellaannakafnyforrsnakazadottirnyfnyersge,amely540THz frekvencij, monolitikus fnyt bocst ki az adott irnyban 1/683 W/sr. Amegvilgts E:Amegvilgtsvalamelyfelletadottpontjban,azadottpontot tartalmaz felletelemre bees fnyramnak s felletelemnek hnyadosa. Mrtkegysge: a lx (lux)dAdEu=1 lx= 1lm/1m2Nhnyfnyforrsltalbiztostottmegvilgtsnagysga:Napstsdlbennyron100000 lx , holdvilgos tiszta idben 0,2 lx, kzvilgts 10-30 lx, irodavilgts 300 - 500 lx. A fnyelektromos jelensgAlapjaaz,hogyazelektromgnesessugrzsenergitadtasugrzsnakkitetttest elektronjainak.Amegnvekedettenergijelektronavezetsisvbakerlsmozg tltshordozvvlik.(fotoemisszi)Azelektromgnesessugrzsenergijaafny sebessggelhalad,egyenkntE=hfenergijkicsinyrszecskbenafotonokbanvan koncentrlva. A bels fnyelektromos jelensg Anagytisztasgflvezetanyagvezetkpessgeattlfgg,hogyegybizonyosidalatt hnykristlyktsbomlikfel.Egykristlyktsfelbomlsnlegyelektronsegylyuk szabadulfel.Akristlyktsfelbomlstelssorbanazatomokhmozgsa,azazegy bizonyos henergia kzlse okozza. A tiszta flvezet vezetkpessge n, ha energit vezetnk hozz. Afnybesugrzsenergiatadstjelent.Afnyrszecskiafotonokakristlyktseket sztromboljk, ezltal a lekttt tltshordozk szabad tltshordozv vlnak. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 4 2. bra.A kristlyktsek felbomlsa a fnyrszecskk hatsra Az idegysg alatt felszabadul tltshordozk mennyisge annl nagyobb, minl nagyobb amegvilgtserssge,defggafnyszntlis.Afnyrszecskkenergijateht fggvnye a hullmhossznak Haaflvezetanyagbanfnyhatsraelektronokszabadulnakfel,akkorbels fnyelektromos jelensgrl beszlnk. Ha egy p-n tmenet zrrtegt fnyrszecskk rik, akkor tltshordozk szabadulnak fel. A kristlyktsek felbomlanak, az gy szabadd vl tltshordozkat a villamos tr ereje a zrrtegblkiszaktja,tehtvillamosramfolyik.Afnysugrzsmindenflvezet alkatrsz elektromos viselkedst befolysolhatja, ezrtahol ez nem kvnatos a flvezett fnyzrrteggelzrjkle.Afnyelektromosjelensghatstafnyrzkenyelektronikai alkatrszek ksztsre hasznljk fel. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 5 3. bra. Tltshordozk felszabadulsa a zrrtegben fnybesugrzs hatsra 2. A Fnyelektromos jelensgen alapul elektronikai alkatrszek A fotellenlls A fotellenlls egyflvezet rtegbl ll , zrrteg nlklipasszv flvezet elem, amely sugrzs hatsra vltoztatja meg az ellenllst. Olyan flvezet vegyleteket alkalmaznak, amelyeknl klnsen nagy a fotelektromos jelensg hatsa ( Kadmium-szulfid CdS, lom-szulfid PbS, lom-selenid PbSe,szeln Se ) 4. bra. A fotellenlls felptse s rajzjele Haafotellenllsnincsmegvilgtva,afotellenllsranemesikfny,atltshordozka fotellenllsban nagy ellenllsak. Ha a fotellenllst megvilgtjuk, a fotellenlls ellenlls rtke sokkal kisebb rtk lesz. Az 5. brn a fotellenlls vltozsnak rtkt lthatjuk a megvilgts fggvnyben. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 6 A fotoellenllsoknl minl kisebb a megvilgts annl nagyobb rtk az ellenlls. Egyadotttpusfotellenllsnlegymegvilgtshoztartozellenllsrtkaszrsi tartomnyon bell ingadozik. Adottflvezetanyagblelksztettfotellenllsalegnagyobbrzkenysgetegy megadott,jlmeghatrozhathullmhosszonriel.Eztazrzkenysgetspektrlis rzkenysgnek hvjuk. Klnbzfotflvezetanyagokspektrlisfnyrzkenysgta5. bra mutatja. lland fnyerssg esetn a fotellenlls ellenllsnak rtke fgg : 1.a fotellenlls megvilgtott felletnek nagysgtl s milyensgtl 2.a fotellenlls alapanyagtl 3.a vezetplya alakjtl 4.a fotellenllst megvilgt fny spektrlis sszetteltl 5. bra Klnbz foto-flvezet anyagokspektrlis rzkenysge Afotellenllsokfontosjellemzjeasttellenlls,avilgosellenlls,valaminta maximlis fotrzkenysg hullmhossza s a megszlalsi id . Asttellenllsafotellenllssttbenmrtellenllsa.Avilgosellenllsaz1000lx megvilgtsierssgesetnmrtellenllsrtk.Megszlalsiidazazrtkamelyasttllapototkvetenaz1000lxfnyervelmegvilgtottfotellenllsesetnaddig telik el, amg az ram az 1000 lx-nlfoly rtknek legalbb 60-65 %-t elri. AfotellenllsokhatrrtkeiamegengedettlegnagyobbvesztesgiteljestmnyPtot,a megengedett legnagyobb zemfeszltsgUa s a maximlis krnyezeti hmrsklet Tkmax. Afotellenllsoksokrtenhasznlhatk,pl.csomagolzembenfnysorompval ellenrzttszlltszalagoknl,kaznokbangsellenrzsre,aholfnyhatsrajelzia kazn mkdst. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 7 6. bra.Kazn mkdst ellenrz ramkr Akaznellenrzsreszolglellenllsoknlolyanfotellenllsokatkellvlasztani amelyeknekhfokfggsenemnagy,arobbanselkerlsevgettafotellenllsok tehetetlensgeamegszlalsiidsemlehetnagy,csakgyorsmegszlalsiidej fotellenllsokhasznlhatk.(ltalbanafotellenllsoktehetetlensgenagyobbezrt gyors kapcsolramkrkbenmint pl. az impulzustechnikban nemhasznlhatk.) Jlalkalmazhatkafotellenllsokvilgtskapcsolkban,alkonyatkapcsolkbanaholanagyobbtehetetlensgnemjelentzavarkrlmnyt.Afotellenllsokkalamegvilgts erssgreiskvetkeztethetnkugyanisafotellenllsokkalolyanmrmszert kszthetnkamelyalkalmasamegvilgtserssgtjelezni.(munkahelyekenamegvilgts mrsre hasznlhat). 7. bra. Fnyer mrsre alkalmas mrmszer A napelem MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 8 Anapelemolyanszilciumfnyelem,amelyanapsugrzsienergijtkzvetlenlalaktja villamos energiv. Az energiatalaktst a flvezet alapanyag vgzi, mgpedig oly mdon, hogyazelnyeltsugrzskzvetlenlvillamostltsekethozltreazanyagban,melyeta kialaktott villamos tr sztvlaszt, s a villamos ram a kls ramelvezet kontaktusokon keresztlelvezethet.Amagyrtottsanapelemesramforrsokbantmegesen alkalmazottnapelemekszintekizrlagszilciumalapanyagblkszlnek.Hatsfokukma mr a 15-17%-ot is elrheti. Nagyonnagyhmrskletenismkdkpeseksnagyenergijrszecskesugrzssal szemben vdett kivitelben kszlnek 8. bra.A szilciumfnyelem Aszilciumfnyelembenafeszltsgaflvezetzrrtegtltshordozinak sztvlasztsval jn ltre a zr rteg kt oldaln a kisebbsgi tltshordozk tjn. A megvilgts erssgvel arnyosan a rvidzrsi ram is nvekszik mivel a hatrrteg kt oldaln felhalmozdott tltsek mennyisge is megn. A foto elemek jellemzsre az albbi adatokat hasznljuk: -fnyrzkeny fellet nagysga ( AL) -maximlis resjrsi feszltsg ( Uomax) -maximlis rvidzrsi ram ( Ikmax) -maximlis teljestmny ( Pphot max) Afotoelemekjellemzrtkeiahmrsklettlfggenvltozhatnakltalnosmkdsi hmrsklet tartomny : - 40oC125oC. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 9A fnyelemek nagyon sokrten felhasznlhatk. Legfontosabb a napfny villamos energiv trtnalaktsa,amholdakenergialltsrahasznlhat.Nagyonszleskr felhasznlsa egyrejelentsebben terjed. 9. bra Napelem A fotdida Amegvilgtshatsramegfelelenergivalrendelkezfotonokhatolnakbeap-n tmenetbe.Afnyelektromoshatskvetkeztbentltshordozprokkeletkeznek.A villamosertrakeletkezetttltshordozprokatsztvlasztja.Asztvlasztott tltshordozkkifele ramothoznakltre,amelyrammindnyit mindzrirnykls feszltsg hatsra is zrirnyba folyik. A megvilgtott p-n tmenet az alapllapot stt jelleggrbhez kpest eltoldik. 10. bra. A fotodida szerkezete Adidkvisszramatehtamegvilgtshatsramegnvekszik.Afotodidkklnleges felptsflvezetdidk.Alapanyagkntszilciumvagygermniumdidt alkalmazhatunk. A zrsi ram nvekedse egyenesen arnyos a megvilgts erssgvel. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 10Adidafnyrzkenysgtazrsiramnvekedsneksamegvilgtserssgnek hnyadosaknt hatrozhatjuk meg. ((

A=lxAEIRS Az rzkenysg jellemz rtke 0,1 A/lx nagysgrend. Ha zrirny feszltsget adunk azeszkzre,afotoramrtkeszmottevennemvltozikmeg.Ezatulajdonsgfleg akkorelnys,hakisfelledsiidszksges,mivelnvekvzrfeszltsgnlazr rteg-kapacitscskken.Afotodidknemcsakfnyrzkelsre,mrsrehasznlhatk, hanemalkalmasakelektromosenergiaellltsrais,ugyanisnvekvmegvilgtsi erssgnl a szilcium fotodidk terheletlen kimeneti feszltsge 0,6 V. Kls feszltsg nlkl a fotodida fnyelemknt mkdik, feszltsget ad le. A szilciumbl kszlt fotodidk 0,6..1m kztt, a germnium fotodidk 0,5.1,7 m hullmhossztartomnyban hasznlhatk. 11. bra Germnium s szilcium dida relatv fnyrzkenysge Afotodidajeltkisfotoramamiattrendszerinterstenikell.Afotodidaramnak erstsre mveleti ersts ram-feszltsg konvertert hasznlhatunk. A fotodida negatv elfeszltsggelmkdik,zrrtegkapacitsakicsi,nagyobbsvszlessgrhetel.A mveletierstbemenramnakkicsinekkelllenni,afotoramhozkpestlnyegesen kisebbnek.AnegatvvisszacsatolR2ellenllstkiskapacitsrakellvlasztani,hogyne korltozza a svszlessget. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 11 12. bra. A fotdida ramnak nvelse nagy svszlessg ram-feszltsg konverterrel Fottranzisztorok Afottranzisztorkollektor-bzistmenetefotodidakntmkdik.Azrirnyban elfesztettp-ntmenetmegfelelmegvilgtsaesetnafellpfnyelektromoshats lvnkeletkeztltshordozkmegnvelikazICBokollektor-bzistmenetzrirny ramt, amely ram megjelenik a kollektor krben. Akollektor-bzisfotdidntfolyrambzisramothozltre,amelynekkvetkeztben felerstett kollektorram keletkezik. Afottranzisztornakelvilegnincsszksgebziskivezetsre,deabziskivezets megknnythetiamunkapontbelltstsnveliavezrlsilehetsgeket.Mindigaz ramkrtl fgg, hogy a bzis bektse vagy az resen hagysa az elnysebb-e . A fottranzisztor fnyrzkenysge sokkal nagyobb mint az azonos fellet fotodid. 13. bra. A fototranzisztor kimen karakterisztiki Fototirisztor MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 12A fottirisztorok felptse megegyezik egy kznsges tirisztorval.Klnbsg az, hogy a fottirisztor fny energia hatsra billen t a vezetsi llapotba.A norml tirisztor kzps rtege a vezrlelektrdra kapcsolt feszltsg hatsra billen t, a fottirisztor kzps zrrtegt optikai lencsn keresztl lehet elrni, gy alaktottk ki. Ha a fottirisztor kzps p-n tmenett fny ri a tirisztor vezet llapotba kerl.Afottranzisztorhozhasonlanafottirisztorkapuelektrdjnakkivezetsrenincs szksg,deltalbanvalamennyitpusnlkivezetik,gyelrhet,hogyafottirisztor gyjtimpulzusokkal is vezrelhet. 14. bra.A fottirisztor munkapontjnak belltsa Afottirisztormunkapontjtmeghatrozellenllsamegvilgtsfnyerssgnek belltsraszolgl.Afottirisztorokkallnyegesennagyobbramokkapcsolhatkminta fottranzisztorral,gyolyankapcsolsokbanaholnagyerstsrelenneszksg fottirisztorok alkalmazhatk. A LED dida ( Light EmittingDiode) Afnykibocstdidkspecilisflvezetkblfelptettdidk,amelyekadidntfoly ram hatsra fnyt bocstanak ki. Hanyitirnyramfolyikkeresztlap-ntmenetenaznrtegblelektronokjutnakap rtegbe,aprtegbllyukakdiffundlnakaznrtegbe.Adiffzisfolyamatsorn felszabadul energia fotonok formjban kisugrzdik.A kisugrzott fny spektrumtartomnya jl definilhat, s az alapanyagtl fgg. A fnydida jellemz rtke a fnykibocst fellet, a sugrzsi teljestmny, a fnyerssg. Jellemzhatrrtkekalegnagyobbmegengedettnyitirnyramilletvezrirnyfeszltsg s a legnagyobb megengedett vesztesgi teljestmny. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 13 15. bra. A LED dida kialaktsa Fnydidtalegtbbflvezetgyrtelllt.Mivelaklnbzvegylettpus flvezetkbenazolyanrekombinciknagyobbszmbanfordulnakel,amelyekfny kibocstsvaljrnak,ezrtalegtbbLEDdidavegylettpusalapanyagblkerl gyrtsra. 16. bra. Klnbz formj s gyrtmny LED -ek Fnydidk legfontosabb adatai: SznHullmhossz nmAlapanyag Nyit feszltsg V Fnyerssg m cd Fnyteljestmny W Infravrs900GaAs1,31,50,41,0100-500 Vrs655GaAsP1,6-1,80,41,012 Vilgos piros635GaAsP2,0-2,22,04,0510 Srga583GaAsP2,02,21,03,038 Zld565GaP2,22,40,53,01,58 kk490GaNi3,05,00,52,01,56 Alegjobbhatsfokkalazinfravrsfnydidarendelkezik,althatfnytartomnyban mkd didk hatsfoka lnyegesen rosszabb. Folyadkkristlyos kijelzk ( LCD Liquid Cristal Display) MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 14Azilyenkijelzknembocstanakkifnytcsakmegvilgtvalthatk.Mkdseazon alapszik, hogy kls elektromos feszltsg hatsra vltoztatjk fnytani tulajdonsgukat. A folyadkkristly alapllapotban tltsz, vilgos, kls feszltsg hatsra stt. Olyanszervesvegyleteketalkalmaznak,amelyekalapllapotbangyviselkednek,minta kristlyok, ezek a folyadkkristlyok. Ktfle folyadkkristlyos kijelz lehet: -Trvezrlsfolyadkkristlykijelz,amelynlafolyadkkristlytulajdonsgaitaz elektromos tr hatrozza meg, a folyadkkristly passzv, nem vezet. -Dinamikus szrs elvn mkd folyadkkristly kijelz, a kristly vezet llapot s a rkapcsolt feszltsg jellemzi alapjn vltoztatja a fnytereszt kpessgt. Haavillamostrvagyazrammegsznikvisszallazeredetillapotafolyadkkristly ttetsz lesz. A folyadkkristlyokbl kijelzegysgek kialaktsra kerl sor. 17. bra. A folyadkkristlyos kijelz felptse A folyadkkristly kt veglap kztt helyezkedik el, amelynek a bels felletre viszik fel az optikailag tltsz fmes elektrdarteget. A vezrls vltakoz rammal trtnik, mert a folyadkkristlyban az egyenram elektrolzist indtana elamely a kristly lettartamt lerontan. AtrvezrlsLCD-kneknagyazelnye,hogyavezrlteljestmnynagyonkicsilehet,a vezrl feszltsg is viszonylag alacsony. A kijelzk a megvilgts fggvnyben az albbiak lehetnek : -Visszaver ( reflektv ) megvilgts, a megvilgts ellrltrtnik , a kijelz mgtt fnyvisszaverfelletvan.Elnyeennekamegvilgtsimdnak,hogyakijelzj hatsfokkal dolgozik, a kontraszt isnagyon j. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 15-Kzvett(transmissive)megvilgtsesetnamegvilgtshtulrltrtnik,dea megvilgtsiteljestmnynagyobbkellhogylegyenmintfnyvisszavermdban, Elnye, hogy a kijelz megvilgts nlkl is lthat nagyon kis teljestmnnyel. -Keverk(transflektv)megvilgtsesetnazelzktmegvilgtsimd kombincijval rik el a j hatsfokot. Nagymret kijelzknl a dinamikus szrs elvn mkd kijelzket hasznljk. A nagyobb teljestmny nagyobb fnyert isbiztost, de az ilyen kijelzk ramfelvtele is nagyobb mint a trvezrlssel mkd kijelzk. A kijelzk lehetnek : Numerikuskijelzkamelyekadecimlisszmokkijelzsttesziklehetv,itta legelterjedtebb ahtszegmenses kijelz. A szegmensek ltalban kzs kivezetssel rendelkeznek, a dekder a kijelzbebeptett is lehet. Afolyadkkristlyosmeghajtfeszltsgazelektrolziselkerlsevgettcsakvltakoz feszltsg lehet. Haavltakozfeszltsgetegyenfeszltsgblkellellltani,olyanvezrlfeszltsg ellltsa szksges amelynek az effektv rtke nagy , a kzprtke nulla. Akijelztktkapcsolkzktjk,amelyekvagyazonosfzisban,vagyellenfzisbana fld s a tpfeszltsg kztt kapcsolnak. 18. bra. A folyadkkristly egyenfeszltsg mentes vezrlse egyetlen tpfeszltsgbl MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 16 19. bra. Htszegmenses kijelz Szmok s betk megjelentsre az alfanumerikus kijelzket hasznljk. Az alfanumerikus kijelzk lehetnek : -16 szegmenses kijelzk -Pont-mtrix kijelzk -Fnypont s fnysv kijelzk A fnycsatolk (Optocsatolk) Ha kt ramkrt galvanikusan el kell vlasztani egymstl , vagy ha el akarjuk kerlni , hogy a meghajt ramkrre a meghajtott kr visszahatst fejtsen ki fnycsatolkat alkalmazunk. Az optocsatol elvi vzlatt a 20. bra mutatja. A fnyad (FA) rendszerint egy fnykibocst dida ( LEDvagy Laser), a fnyvev (FV) fotodida vagy fottranzisztor lehet. Az optocsatolk alapvet jellemzi : -ramcsatolsi viszony : ) 500 50 ( =bekiIIo-ttsi szilrdsg ( az alkalmazhat maximlis feszltsg rtkt hatrozza meg ) -A mkds hatrfrekvencija Az optocsatolk gyakorlati megoldsai: 20. bra. Optocsatols fotdidval,fottranzisztorral s Darlington erstvel MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 17TANULSIRNYT Azoptoelektronikaialkatrszektanulmnyozshoz,aafnytanialapfogalmakpontosabb smlyebbelsajttshozolvassaelTietze-Schenk:Analgsdigitlisramkrk114-116 oldaln tallhat elmleti ismereteket.1 AfotellenllsoksafottranzisztorokfelptsttanulmnyozzaKovcsCsongor: Elektronikus ramkrk 247-256 oldaln tallhat lersbls brkbl.2 AHobbielektronikasorozatElektronikaiismeretek7.fejezetbl:FlvezetkLED-ek, laserek rszletesen megismerhetk, s gyakorlatikapcsolsok is kszthetk3 A fnyelemek rszletesebben megismerhetk az elektronikai szakismeret 1.tanknyv136-137. oldaln tallhat ismeretekbl.4

1 U.Tietze-Ch.Schenk : Analg s Digitlis ramkrkMszaki Knyvkiad Budapest 5. javtott kiads 2 Kovcs Csongor : Elektronikus ramkrk General Press Kiad Budapest3 http://www.hobbielektronika.hu/cikkek/index.php 2010.06.10. 4 Elektronikai szakismeretek 1. HradstechnikaB+V Lap s Knyvkiad Kft. 1994. MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 18NELLENRZ FELADATOK 1. feladat Az albbi fnytani mennyisgeket rtelmezze , tltse ki az albbi tblzatot! : Fizikai mennyisgeksszefggsMrtkegysge Fnyram Ou=ddI 1sb=1lm/m2 Megvilgts erssge 2.feladat Szmtsakia10W-osfehrfnylmpamintpontszerfnyforrsltalltrehozott megvilgts erssgt. ( frekvencia 1,7 MHz) 3. feladat Azoptoelektronikaieszkzkretettmegllaptsokkzlmelyikigazsmelyikhamis? (Hzza al a megfelel vlaszt!) MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 19a)lux a fnyerssg mrtkegysgeIH b) a fnysrsg mrtkegysgecd/cm2 IH c) A tiszta flvezet vezetkpessge n, ha energit vezetnk hozz.IH d) Ha a flvezet anyagban fny hatsra elektronok szabadulnak fel,akkor kls fnyelektromos jelensgrl beszlnk.IH e) A fotellenllsoknl minl kisebb a megvilgts annl nagyobbrtk az ellenlls.IH f) lland fnyerssg esetn a fotellenlls ellenllsnak rtkefgga megvilgts fellettlIH 4. feladat 21. bra. A fotoellenlls jelleggrbjnek mrsre szolgl kapcsols AfehrLEDtpfeszltsgtvltoztatvanveljeamegvilgtserejtsohmmr segtsgvel mrje meg az adotta fotellenlls rtkt. A mrsi adatok alapjn tltse ki a tblzatot, az ram rtkt szmtsa ki! Utp (V)34567891011 R () ILED (mA) 5. feladat Az albbi ramkr analg svkijelzk meghajt ramkrl szolgl. Egsztse ki az ramkrt logikai kapukkal gy, hogy a kijelz pontszeren mkdjn! MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 20 22. bra. Analg ramkrs fnysvkijelz Ismertesse az talaktottfnypontkijelz mkdst! _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 6. feladat Ksztsenegyolyanramkrtfotellenllsfelhasznlsval,amelyamegvilgts erssgnek egy bizonyos szintre nvekedse esetn bekapcsol egy fogyasztt! MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 21MEGOLDSOK 1. feladat Fizikai mennyisgeksszefggsMrtkegysge Fnyram 1lm=1cd.sr=1,47mW(ha=555 nm) Fnyerssg Ou=ddI 1 cd= 1lm/sr FnysrsgB= dI/dFn1sb=1lm/m2 Megvilgts erssgeE=d/dFn1 lx=1lm/m2 2. feladat u =lmmWP47 , 1 ebbl a megvilgts erssge: 1 lx=1lm/m2=1,47 mW/m2 10W-osizzlmpakb10cdfnyerssg.Ateljestrszgbe=4sr.10cd=126lm fnyramotsugrozki. Ez = 555 nm hullmhossznl P= 0,185 W. 3. feladat a)lux a fnyerssg mrtkegysgeIH b) a fnysrsg mrtkegysgecd/cm2 IH c) A tiszta flvezet vezetkpessge n, ha energit vezetnk hozz.IH d) Ha a flvezet anyagban fny hatsra elektronok szabadulnak fel,akkor kls fnyelektromos jelensgrl beszlnk.IH e) A fotoellenllsoknl minl kisebb a megvilgts annl nagyobbrtk az ellenlls.IH f) lland fnyerssg esetn a fotoellenlls ellenllsnak rtkefgga megvilgts fellettlIH MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 22 4. feladat AfehrLEDtpfeszltsgtvltoztatvanveljeamegvilgtserejtsohmmr segtsgvel mrje meg az adotta fotellenlls rtkt. A mrsi adatok alapjn tltse ki a tblzatot(3 mm-es zld LED esetn). 5. feladat 23. bra Fnypontkijelz vezrlse analg mdon Akijelzkanalgvezrlseprhuzamoskzvetlenmkdsanalg-digitltalakt.A mveletierstkkimeneteiafnysvkijelztkzvetlenlmkdteti.Abemeneti feszltsgetamveletierstkblkialaktottkompartorsorhasonltjasszea referenciafeszltsggel. Azok a kompartorok adnak ramot, amelyek referenciafeszltsge kisebbabemenetifeszltsgnl.Afnypontkijelzretrtntalaktshozakiegszt kapuk alkalmazsra kerl sor.A beptett kizr vagy kapuk biztostjk, hogy mindig csak a legnagyobb rtk pont vilgt. Utp (V)34567891011 R () 21,523,525,626,824,122,820,423,422,9 ILED (mA) 1,41,71,952,232,93,54,47,59,2 MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 236. feladat 24. bra Vilgts vezrlse MUNKAANYAGOPTOELEKTRONIKAI ESZKZK, RAMKRK 24IRODALOMJEGYZK FELHASZNLT IRODALOM U.Tietze-Ch.Schenk:AnalgsDigitlisramkrkMszakiKnyvkiadBudapest5. javtott kiads Kovcs Csongor : Elektronikus ramkrk General Press Kiad Budapesthttp://www.hobbielektronika.hu/cikkek/index.php (2010.06.10.) Elektronikai szakismeretek 1. HradstechnikaB+V Lap s Knyvkiad Kft. 1994. Hartel V. :Das Opto-Kochbuch. Freising : Texas Instrumens Camatini, E.: Progress in Elektro-Optics New York, London: Plenum Press Texas munkakzssg: Optoelektronikai receptekMszaki Knyvkiad 1979. Szittya Ott: Digitlis s analgtechnika Informatikusoknak I.LSI Oktatkzpont 1999. http://www.freeweb.hu/hmika (2010.06.10.) AJNLOTT IRODALOM E.JamesAngeloJR.:ElektronikaTranzisztoroksmikroramkrkMszakiKnyvkiad Budapest 1977. MUNKAANYAG A(z) 0917-06 modul 014-es szakmai tanknyvi tartalomeleme felhasznlhat az albbi szakkpestsekhez: A szakkpests OKJ azonost szma:A szakkpests megnevezse 54 523 01 0000 00 00Elektronikai technikus A szakmai tanknyvi tartalomelem feldolgozshoz ajnlott raszm:10 ra MUNKAANYAG A kiadvny az j Magyarorszg Fejlesztsi Terv TMOP 2.2.1 08/1-2008-0002 A kpzs minsgnek s tartalmnak fejlesztse keretben kszlt. A projekt az Eurpai Uni tmogatsval, az Eurpai Szocilis Alap trsfinanszrozsval valsul meg. Kiadja a Nemzeti Szakkpzsi s Felnttkpzsi Intzet 1085 Budapest, Baross u. 52. Telefon: (1) 210-1065, Fax: (1) 210-1063 Felels kiad: Nagy Lszl figazgat