SU1388733A1 - Фотоприемное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фотометрии и может быть использовано дл  контрол  положени  предметов в различных област х техники. Цель изобретени  состоит в расширении диапазона интенсивности света. Фотоприемное устройство состоит из фотодиода 1, двух операционных усилителей 2 и 6, узла 4 нелинейной обратной св зи, узла 7 смещени  и двух резисторов 3 и 5. При по влении засветки фотодиод вырабатывает фото- ток, и на выходе первого усилител  формируетс  электрический сигнал. Этот сигнал пос.тупает на инверсный вход второго усилител  6, на пр мой вход которого подаетс  сигнал смещени . Во втором усилителе 6 происходит сравнение двух сигналов , и при превышении первого над вторым формируетс  входной релейный сигнал устройства. Устройство обеспечивает большее усиление при малых засветках и регулирование ширины петли гистерезиса в зависимости от уровн  засветки. 4 ил. с б СЛ

Description

Unum.

Изобретение относитс  к фотометии , а именно к фотометрическим атчикам, и может найти применение автоматике, в частности дл  контол  положени  металла в прокатном роизводстве, и других област х ехники, где необходимо измерение регистраци  светового потока в шиоком диапазоне его интенсивности.

Целью изобретени   вл етс  расирение диапазона интенсивности регистрируемого света.

На фиг. 1 приведена схема фоториемного устройства; на фиг.2 - рабоча  характеристика первого операционного усилител  устройства; на фиг. 3 - зависимости напр жени  срабатьшани  („„0 ) и ширины петли гистерезиса (uU) второго операционного усилител  от величины регулируемого резистора узла смещени ; на фиг,4 - зависимость ширины петли гистерезиса второго операционного усилител  от уровн  засветки фотодиода.

Фотоприемное устройство содержит фотодиод 1, первый операционный усилитель 2, первый резистор 3, узел 4 нелинейной обратной св зи, вто15ой резистор 5, второй операционный уси- литель 6.

Фотодиод 1 подключен выводами к пр мому и инверсному входам операционного усилител  2, резистор 3 включен в цепь обратной св зи операционного усилител  2, узел 4 нелинейной обратной св зи первым, вторым и третьим выводами включен между выходом и инверсным входом операционного усилител  2 и общей шиной питани , второй резистор 5 включен между пр мым входом операционного усилител  2 общей шиной питани , второй операционный усилитель 6 подключен инверсным входом к выходу операционного усилител  2, а пр мым - к первому выводу узла 7 смещени , второй вывод которого подключен к выходу второго усилител  6, а третий и четвертый вьшоды включены между шиной питани  и общей шиной.

Узел 4 нелинейной обратной св зи состоит из стабилитрона 8 и резис- тивного делител  напр жени , состо щего из резистора 9 и 10, выводы стабилитрона 8, резисторов 9 и 10  вл ютс  первым, вторым и третьим выводами узла 4 соответственно.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Дл  узла 4 на фиг. 2 показана зависимость выходного сигнала усилител  2 от уровн  засветок на фотодиоде 1. При необходимости более плавной зависимости узел выполн ют в виде р да аналогичных цепочек, параллельно подключенных к выводам узла и имеющих соответствующие напр жени  стабилизации стабилитронов 8.

Узел 7 смещени  состоит из двух резистивных делителей напр жени , при этом первый делитель - из резисторов 11-13, где резистор 12 регулируемый , второй делитель - из резисторов 14 и 15, при этом точка соединени  резисторов 14 и 15, другой вывод резистора 15, выводы резисторов 11 и 13  вл ютс  первым, вторым, третьим и четвертым выводами узла 7 срответственно.

Первый делитель напр жени  определ ет порог срабатывани  усилител  6, а второй - глубину положительной обратной св зи этого усилител , Пе- ременньм резистором 12 (см.фиг,3),  вл ющимс  общим элементом обоих делителей напр жени , регулировка порога срабатьгоани  U,, , а также глубина обратной положительной св зи uU усилител  6 производитс  параллельно . При полностью выведенном резисторе 12 (R, 0) резистор 13 определ ет начальное значение порога срабатывани  (bU , фиг,3), а резистор 14 - начальное значение ширины петли гистерезиса усилител  6 (ди°, фиг. 3),

Такое вьтолнение узла 7 смещени  обеспечивает зависимость выходного сигнала U gj,, (фиг,4) от уровн  засветки фотодиода с релейной характеристикой и регулируемой шириной петли гистерезиса, что обеспечивает надежность и достоверность работы устройства в целом, так как реализовано следующее соотношение: при малых уровн х засветки устройство допускает малые флюктуации, а при больших засветках - соответственные этим уровн м засветок флюктуации, В противном случае (при больших уровн х засветки и малых допустимых их флюктуаци х при неизменной петле гис-- терезиса) происход т ложные срабатывани  устройства.

На фиг, 1 показаны резисторы 16 и 17 и стабилитрон 18, включение которых не  вл етс  существенным признаком дл  предлагаемого устройства, но может быть применено дл  работы устройства (защита усилител  6 от перегрузки по входу). Выходом устройства  вл етс  выход усилител  6, в качестве измерительного (линейного ) может служить выход усилител  2,

Устройство работает следующим образом .

При по влении засветки (фиг.1) фотодиод 1 вырабатывает фототок, за счет которого усилитель 2 на своем выходе увеличивает потенциал до уровн , когда (с учетом отрицательной обратной св зи через резистор 3) возмущающее воздействие фотодиода 1 на входе усилител  2 уравновеситс . При уровн х засветки от О до Рд (фиг.2) усилитель 2 будет ра

ботать на участке рабочей характеристики в диапазоне между точками О и А. При уровне засветки больше Рд на выходе усилител  2 напр жение становитс  более Цд , при этом срабаты- вает стабилитрон 8 и подключаетс  дополнительна  отрицательна  обратна  св зь узла 4. Коэффициент передачи усилител  2 уменьшаетс , что соответствует участку характеристики (фиг.2) между точками А и В. При засветках более Fg усилитель 2 на- сьш1аетс , т.е. формирует максимальную амплитуду сигнала.

Выходной сигнал усилител  2 поступает на инверсный вход усилител  6, на пр мой вход которого подаетс  сигнал смещени  с узла 7. В усилителе 6 происходит сравнение двух сигналов - с усилител  2 и с узла 7 смещени  и при превьш1ении первого над вторым формируетс  выходной релейный сигнал устройства.

Использование предлагаемого изобретени  обеспечивает повыпение температурной стабильности устройства за счет обеспечени  работы фотодиода при практически нулевой разности потенциалов на его вьгоодах повьш1е- ние достоверности выходных сигналов (за счет исключени  ложных выход-: ных сигналов). обеспечиваемой согла- сованньм изменением глубины положительной обратной св зи (ширины петли

88733

гистерезиса) формировател  выходных сигналов и порога его срабатывани , а также увеличение диапазона интен- сивности измер емого света, обеспечиваемого нелинейной отрицательной обратной св зью первого усилител  фототока , обеспечивающего при малых входных сигналах большой коэффициент уси- jg лени  и наоборот.

Таким образом, использование пред- лагаемого изобретени  позвол ет улучшить эксплуатационные возможности устройства.

5

0

0

5

5

0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоприемное устройство, содержащее фотодиод, первьй и второй операционные усилители (ОУ), первый и второй резисторы, узел смещени , включающий третий и четвертый резисторы , причем фотодиод подключен к входам первого ОУ, между выходом и первым входом которого включен первый резистор, а между вторым входом и общей шиной питани  включен второй резистор, выход первого ОУ соединен с первым входом второго ОУ, второй вход которого подключен к выходу узла смещени , вьтод третьего резистора подключен к шине питани , а вывод четвертого резистора соединен с общей шиной, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона интенсивности регистрируемого света при наличии оптических помех, в него введен узел нелинейности, выполненный в виде последовательно соединенных стабилитрона и п того резистора , включенных между выходом первого ОУ и общей шиной, точка соединени  стабилитрона и п того резистора через шестой резистор соединена с первым входом первого ОУ, в узел смещени  введены седьмой регулируемый , восьмой и дев тый резисторы , седьмой резистор включен между третьим и четвертым резисторами, к точке соединени  третьего и седьмого резисторов подключен восьмой резистор, второй вывод которого  вл етс  выходом узла смещени  и через дев тый резистор соединен с выходом второго ОУ.

   ивш.г UB

   UA

   В

   Unap

   ли

   иВьп. 6

   и.

   пор

   ли

   FfTop.l

   FA

   фи.2

   fB

   Urrop

   CfJU&S

   -Iffг

   fnop.2