CN111048616B - 一种可变电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变电阻，尤其涉及一种由外部电压控制阻值的电阻，包括发光部、光通量控制部、光敏电阻部和控制电路，所述控制电路包括一反向放大电路，所述反向放大电路包括两个电阻R1与R2和一运算放大器，运算放大器的外接电源接口外接电源，运算放大器的反相输入端和输出端跨接电阻R2，发光元件的电源接口之一电连接至运算放大器的输出端，发光元件的另一电源接口接地，液晶光阀的控制电压接口通过电阻R1电连接至运算放大器的反相输入端，液晶光阀的另一控制电压接口接地，光敏电阻的两个接口作为被控输出端，上述电阻对外表现的阻值将随着外部控制电压的改变而变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种可变电阻，尤其涉及一种由外部电压控制的可变电阻。
背景技术
光敏电阻又称光导管，其工作原理是基于内光电效应。典型的光敏电阻是将半导体光敏材料两端装上电极引线，并将其封装在带有透明窗的管壳里构成的。
常用的光敏材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等。这些光敏材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻的阻值迅速下降。
对于电阻阻值的调整与控制问题，现有的方式可简要分以下几种：一种是通过数字电位器得到所需的阻值，但是这种方式给出的是离散值，通常只能给出一些离散的电阻值，无法满足连续调整组织的需要。第二种是通过滑动变阻器或旋转调节电位器等方式得到所需的阻值，虽然这种方式在理论上可以实现电阻的连续无级调节，但是要获得相应的阻值必须手动改变滑触点的位置来实现，操作不便且精度不高，调整的速度无法保证，另外也很难实现通过自动控制的方法实现阻值调节。第三种是通过数字合成技术，实现对电阻的模拟，例如CN 107145182 B、CN 107037760 B等，是具体是根据给定的输入激励电流，通过调节输出电压实现合成电阻阻值的控制，其输出的电压等于激励电流乘以模拟电阻的阻值，其实这种器件本质上是一个电阻模拟装置而已，在某种程度上已经改变了电阻的无源器件的本质。因此，亟需一种可以方便地进行阻值连续可调的光敏电阻。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可变电阻，尤其涉及一种电压控制的可变电阻，以满足市场的需求。
为达到上述目的，本发明提供了一种新型电压控制电阻，该电阻至少包括发光部、光通量控制部和光敏电阻部组成。
上述方案中，所述发光部包括发光元件7及其第一外接电源接口1和第二外接电源接口2；所述光通量控制部包括一液晶光阀8及其第一控制电压接口3和第二控制电压接口4；所述光敏电阻部包括一光敏电阻器9及其第一阻值输出接口5和第二阻值输出接口6；所述控制电路包括一反向放大电路，所述反向放大电路包括两个电阻R1与R2和一运算放大器10，运算放大器10外接电压源，运算放大器10的反相输入端和输出端跨接电阻R2，发光元件7的第二外接电源接口2电连接至运算放大器10的输出端，发光元件7的第一外接电源接口1接地，液晶光阀8的第一控制电压接口3通过电阻R1电连接至运算放大器10的反相输入端，液晶光阀8的第二控制电压接口4接地。
为保证上述运算放大器稳定工作，外接电压源因芯片型号不同导致环境有所不同，本发明中使用±12伏，通过调节上述的电阻R1与R2的比值，可以为发光元件7提供合适的工作电压上限。
上述方案中，所述发光部与光敏电阻部分居光通量控制部的两侧，所述发光部、光敏电阻部和光通量控制部由外壳同轴向封装。
上述方案中，所述发光元件7的特定波长与光敏电阻器9的工作峰值波长误差控制为±10nm。
上述方案中，所述反向放大电路放大系数为-R2/R1；
上述方案中，所述光敏电阻的亮电阻值小于1KΩ。
上述方案中，所述光敏电阻用硫化镉材料制成。
上述方案中，所述光敏电阻峰值工作波长为520nm。
上述方案中，所述光敏电阻用硒化镉材料制成。
上述方案中，所述光敏电阻峰值工作波长为720nm。
本公开中的电压控制可变电阻器，利用外部电压改变连续地控制内部光敏电阻阻值，圆满地解决了现有技术中存在的问题，改变了传统滑动变阻器、旋转式电位器的工作方式，使电阻的阻值在外部电压信号的控制下实现连续的调节，增加了可变电阻调节的快速性，可用于所有需要在一定阻值范围内实时、动态调节电阻值的场合，尤其适用于需要通过微调电阻达到某些伺服控制等的场合。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1是根据本发明实施例提供的可变电阻电路图
图2是根据本发明又一实施例提供的可变电阻电路图
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步的说明。
参照图1，电压控制可变电阻的一实施例，包括发光元件7，电压控制的液晶光阀8以及光敏电阻9等部分，发光元件7的第一外接电源接口1和第二外接电源接口2外接稳定电源，使得发光元件7稳定发光，液晶光阀8的第一控制电压接口3和第二控制电压接口4外接控制在电压，随着控制电压的改变液晶光阀8的通透程度也将随之改变，进而可以控制透过上述液晶光阀8的光通量，由于到达光敏电阻9的光强随着第一控制电压接口3和第二控制电压接口4端口的控制电压改变，因此光敏电阻9通过其外部第一阻值输出接口5和第二阻值输出接口6对外表现的阻值也将随之改变，因此实际中可以通过改变第一控制电压接口3和第二控制电压接口4端口的外接电压达到控制第一阻值输出接口5和第二阻值输出接口6端口对外表现阻值的目的，通过上述方案即可实现本发明一种电压控制的可变电阻。
参照图2，电压控制可变的电阻的又一实施例，包括发光元件7，液晶光阀8，光敏电阻9以及运算放大器10等部分，运算放大器10的外接电源接口外接稳定偏置电源，发光元件7的一端电连接至运算放大器的输出端口另一端接地，液晶光阀8的一端电连接至第一控制电压接口3，另一端口接地，第一控制电压接口3通过电阻R1电连接至运算放大器10的反相输入端，第二控制电压接口4与运算放大器的正向输入端电连接后共同接地，运算放大器10的反相输入端和输出端跨接电阻R2，此部分电路实现的是反向放大的功能，放大系数为-R2/R1，实施的过程中可根据液晶光阀8和发光元件7的工作电压调节放大系数，具体通过调节R1、R2的具体阻值比实现，本实施例优选放大系数为-1。本系统工作的过程中，由于发光元件7的电压输入端电连接至运算放大器10的输出，当第一控制电压接口3的电压升高时，发光元件7的端电压将下降，反之亦然。上述过程表现为当连接到第一控制电压接口3和第二控制电压接口4的控制电压升高，液晶光阀8通透度下降，同时发光元件变暗，反之当连接到第一控制电压接口3和第二控制电压接口4的外部控制电压降低，液晶光阀8的通透度增加，同时发光元件变亮，进而实现借助外部电压同时控制透过上述液晶光阀8的光通量以及发光元件7的发光强度，能够实现比实施例1更快的调节效果，此时第一控制电压接口3和第二控制电压接口4的控制电压对到达光敏电阻9的光强的控制效率更高，因此光敏电阻9通过其外部第一阻值输出接口5和第二阻值输出接口6对外表现的阻值也将随之改变，因此实际中可以通过改变第一控制电压接口3和第二控制电压接口4的外接电压达到控制第一阻值输出接口5和第二阻值输出接口6对外表现的阻值的目的，通过上述方案即可实现本发明一种电压控制的可变电阻。
需要说明的是上述光敏电阻9，其工作原理是基于内光电效应，即光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下，目前生产厂家常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等等材料，这些制作材料需要在特定波长的光照射下，其阻值才能迅速减小的特性，因此为了达到较好的工作效果，此处的发光元件7所发出光的波长优选为约等于相应光敏电阻9工作的峰值波长，优选控制在峰值波长的±10nm之内，例如用硫化镉(CdS)材料制成的光敏电阻9，其峰值工作波长为520nm，用硒化镉(CdSe)材料制成的光敏电阻9，根据其峰值工作波长为720nm，其他材料制成的光敏电阻对应的发光元件7的发光波长选取方法类似。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可变电阻，包括发光部、光通量控制部、光敏电阻部和控制电路，其特征在于：所述发光部包括发光元件(7)及其第一外接电源接口(1)和第二外接电源接口(2)；所述光通量控制部包括一液晶光阀(8)及其第一控制电压接口(3)和第二控制电压接口(4)；所述光敏电阻部包括一光敏电阻器(9)及其第一阻值输出接口(5)和第二阻值输出接口(6)；所述控制电路包括一反向放大电路，所述反向放大电路包括两个电阻R1与R2和一运算放大器(10)，运算放大器(10)外接电源，运算放大器(10)的反相输入端和输出端跨接电阻R2，发光元件(7)的第二外接电源接口(2)电连接至运算放大器(10)的输出端，发光元件(7)的第一外接电源接口(1)接地，液晶光阀(8)的第一控制电压接口(3)通过电阻R1电连接至运算放大器(10)的反相输入端，液晶光阀(8)的第二控制电压接口(4)接地。
2.根据权利要求1中所述的可变电阻，其特征在于，所述发光部与光敏电阻部分居光通量控制部的两侧，所述发光部、光敏电阻部和光通量控制部由外壳同轴向封装。
3.根据权利要求1所述的可变电阻，其特征在于，发光元件(7)所发出光的波长控制在光敏电阻(9)工作的峰值波长的±10nm之内。
4.根据权利要求1所述的可变电阻，其特征在于，所述反向放大电路放大系数为-R2/R1。
5.根据权利要求1所述的可变电阻，其特征在于，所述光敏电阻的亮电阻值小于1KΩ。
6.根据权利要求1所述的可变电阻，其特征在于，所述光敏电阻用硫化镉材料制成。
7.根据权利要求6所述的可变电阻，其特征在于，所述光敏电阻峰值工作波长为520nm。
8.根据权利要求1所述的可变电阻，其特征在于，所述光敏电阻用硒化镉材料制成。
9.根据权利要求8所述的可变电阻，其特征在于，所述光敏电阻峰值工作波长为720nm。
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