SU1661586A1

SU1661586A1 - Photometer

Info

Publication number: SU1661586A1
Application number: SU894736600A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Богданов; Олег Дмитриевич Кнаб; Владимир Григорьевич Красиленко; Олег Константинович Колесницкий
Original assignee: Винницкий политехнический институт
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение относитс к оптоэлектронной технике и может быть использовано дл фотометрировани оптических излучений, имеющих широкий диапазон по интенсивности. Цель изобретени - упрощение устройства и расширение его области применени . В качестве фотодатчика в устройстве использован биспин-фотоприемник, имеющий частотный выход и снабженный внешней электрической обратной св зью на коммутаторе. Вычисление освещенности производитс с помощью счетчика, в который предварительно заноситс некоторый дополнительный код, обеспечивающий пр мую пропорциональность между выходным кодом счетчика в конце цикла измерени и значением входной освещенности. 1 ил.The invention relates to an optoelectronic technique and can be used to photometrically emit optical radiation having a wide range in intensity. The purpose of the invention is to simplify the device and expand its scope. The device used in the device is a bispan photodetector, which has a frequency output and is supplied with external electrical feedback on the switch. The illumination is calculated using a counter, into which some additional code is pre-loaded, providing direct proportionality between the output code of the counter at the end of the measurement cycle and the value of the input illumination. 1 il.

Description

Изобретение относитс к оптоэлектрон- ной технике и может быть использовано дл фотометрировани оптических излучений, имеющих широкий динамический диапазон по интенсивности.The invention relates to an optoelectronic technique and can be used to photometrically emit optical radiation having a wide dynamic range in intensity.

Цель изобретени - упрощение фотометра и расширение области применени . .The purpose of the invention is to simplify the photometer and expand the scope. .

На чертеже представлена схема фотометра .The drawing shows a diagram of the photometer.

Фотометр состоит из биспин-фотопри- емника 1, коммутатора 2, резистора 3 нагрузки , схемы И 4, таймера 5, счетчика 6, регистра 7, дешифратора 8, цифрового ин-. дикатора 9, первого 10 и второго 11 форми- рователей импульсов, причем омический контакт 12 биспин-фотоприемника 1 соединен с шиной 13 питани , подложка 14 биспин-фотоприемника 1 соединена с входомThe photometer consists of a Bispin photodetector 1, a switch 2, a load resistor 3, an AND 4 circuit, a timer 5, a counter 6, a register 7, a decoder 8, a digital device. the indicator 9, the first 10 and the second 11 pulse shapers, the ohmic contact 12 of the bispin photodetector 1 is connected to the power supply bus 13, the substrate 14 of the bispin photodetector 1 is connected to the input

15 коммутатора 2, выход 16 которого и первый вывод резистора 3 нагрузки соединен с общей шиной 17, запирающий контакт 18 биспин-фотоприемника 1 св зан с вторым выводом резистора 3 нагрузки, управл ющим входом 19 коммутатора 2 и первым входом схемы И 4, второй вход которой соединен с выходом таймера 5 и с входами первого 10 и второго 11 формирователей импульсов, выход схемы И 4 св зан со счетным входом 20 счетчика 6, вход 21 параллельной загрузки которого соединен с выходом первого формировател 10 импульсов , а на параллельных входах 22 счетчика 6 выставлен начальный код, выходы счетчика 6 соединены с параллельными входами регистра 7, выходы которого св заны с входами дешифратра 8, выходы которого15 of switch 2, the output 16 of which and the first output of the load resistor 3 are connected to the common bus 17, the closing contact 18 of the bispin photodetector 1 is connected to the second output of the load resistor 3, the control input 19 of the switch 2 and the first input of the AND 4 circuit, the second input which is connected to the output of timer 5 and to the inputs of the first 10 and second 11 pulse shapers, the output of circuit 4 is connected to the counting input 20 of counter 6, the input 21 of parallel loading of which is connected to the output of the first driver 10 of pulses, and on parallel inputs 22 of counter 6 exposed n start code, the outputs of the counter 6 are connected to the parallel inputs of the register 7, the outputs of which are coupled to the inputs deshifratra 8, which outputs

ОABOUT

аbut

СПSP

ооoo

OsOs

оединены с входами цифрового индикатора 9, вход 23 параллельной загрузки регистра 7 св зан с выходом второго формировател 11 импульсов.Connected to the inputs of the digital indicator 9, the input 23 of the parallel loading of the register 7 is connected with the output of the second shaper 11 pulses.

Фотометр работает следующим образом .The photometer works as follows.

Входное излучение подаетс на бис- пин-фотоприемник 1, который генерирует импульсы тока, частота которых линейно зависит от мощности входного излучени . Эти импульсы выдел ютс на резисторе 3 нагрузки в виде импульсов напр жени . Коммутатор 2 замыкает свой вход 15с выходом 16 при высоком уровне напр жени на своем управл ющем входе 19. Коммутатор 2 используетс как элемент обратной св зи, преп тствующий устойчивому переключению биспин-фотоприемника в провод щее состо ние при больших уровн х его освещенности . По переднему фронту импульса, генерируемого биспин-фотоприемником 1, коммутатор 2 замыкаетс и подложка 14 биспин-фотоприемника 1 оказываетс соединенной с общей шиной 17, вследствие чего на запирающем контакте 18 биспин- фотоприемнике 1 по вл етс низкий потенциал , который приводит к размыканию коммутатора 2. Через врем , определ емое освещенностью биспин-фотоприемника 1, генерируетс следующий импульс и процесс повтор етс . Обратна св зь на коммутаторе 2 позвол ет укоротить импульсы биспин-фотоприемника 1 и значительно расширить область его чувствительности в сторону больших освещенностей и незначительно расширить в сторону меньших освещенностей . Динамический диапазон при введении обратной св зи увеличиваетс не менее чем в 10 раз.The input radiation is fed to a pin-pin photo detector 1, which generates current pulses whose frequency depends linearly on the input radiation power. These pulses are output across a load resistor 3 in the form of voltage pulses. Switch 2 closes its input 15 with output 16 at a high voltage level at its control input 19. Switch 2 is used as a feedback element, preventing steady switching of a bispin photodetector to a conducting state at high levels of illumination. On the leading edge of the pulse generated by the bispin photodetector 1, the switch 2 is closed and the substrate 14 of the bispan photodetector 1 is connected to a common bus 17, as a result of which the closing contact 18 of bispin photodetector 1 appears low, which leads to the opening of switch 2 After a time determined by the illumination of the bispan photodetector 1, the next pulse is generated and the process is repeated. Feedback on the switch 2 allows to shorten the impulses of the bispan-photodetector 1 and significantly expand the range of its sensitivity in the direction of greater illumination and slightly expand in the direction of lower illumination. Dynamic range when introducing feedback increases at least 10 times.

Поскольку зависимость частоты f от энергии W излучени , падающего на бис- пин-фотоприемник, близка к линейной, получаютSince the dependence of the frequency f on the energy W of the radiation incident on the bispin pin photodetector is close to linear,

f k -W+b,(1)f k -W + b, (1)

где k и Ь - коэффициенты.where k and b are coefficients.

Так как частота f - это число N импульсов за 1 с, то из (1) вывод тSince the frequency f is the number N of pulses per 1 s, then from (1)

N k -W + b(2)N k -W + b (2)

Чтобы получить значение W из (2), записываютTo get the value of W from (2), write

-МN-MN

(3)(3)

где -г- - число импульсов за k-ю часть секунды .where -r- is the number of pulses in the k-th part of a second.

Аппаратурную реализацию вычислени формулы (3) выполн ют на основе счетчика 6, в который перед началом цикла измерени с входов 22 заноситс дополнительныйThe hardware implementation of the calculation of the formula (3) is performed on the basis of a counter 6, into which, before the beginning of the measurement cycle, additional inputs

код числа ( - -г- ) , т.е величина V - ,code number (- g-), that is, the value of V -,

где V - емкость счетчика 6. Затем в течениеwhere V is the capacity of the counter 6. Then for

цикла измерени длительностью Т тт(с)measurement cycle duration T tt (s)

вырабатываемой таймером 5, импульсы биспин-фотоприемника 1 поступают в счетчик 6 через схему И 4. В результате в счетчике 6 получают код числа,produced by timer 5, the impulses of the bispan-photodetector 1 enter the counter 6 through circuit 4. As a result, the counter 6 receives a code of the number,

пропорционального W.proportional to w.

По окончании интервала Т второй формирователь 11 формирует короткий импульс , по которому содержимое счетчика 6 переписываетс в регистр 7, затем дешифрируетс дешифратором 8 в сигналы управлени цифровым индтикатором 9. По переднему фронту следующего импульса таймера 5 в счетчике б оп ть устанавливаетс дополнительный код числа ( Т7 ) иAt the end of the interval T, the second driver 11 generates a short pulse, according to which the contents of counter 6 is copied to register 7, then decoded by decoder 8 into control signals of digital indentator 9. On the leading edge of the next pulse of timer 5, an additional number code is set in the counter again (T7 ) and

процесс измерени повтор етс . Значение энергии входного излучени , измеренное в текущем периоде, отображаетс в течение последующего периода работы таймера 5.The measurement process is repeated. The value of the input radiation energy measured in the current period is displayed during the subsequent period of timer 5 operation.

Коэффициенты b и k в формуле (1) определ ютс экспериментальным путем из построенной ватт-частотной характеристики биспин-фотоприемника 1, Коммутатор 2 может быть реализован на бипол рномThe coefficients b and k in formula (1) are determined experimentally from the constructed watt-frequency characteristic of a bispan-photodetector 1, Switch 2 can be implemented on a bipolar

транзисторе или на МОП-транзисторе, а также на интегральном коммутаторе.transistor or MOSFET, as well as the integrated switch.

Изобретение позвол ет упростить схему фотометра за счет уменьшени числа и сложности составл ющих ее элементов иThe invention makes it possible to simplify the circuit of a photometer by reducing the number and complexity of its constituent elements and

расширить область применени за счет исключени необходимости двухпол рного питани .broaden the range of use by eliminating the need for double-pole feeding.

Claims

The invention includes a photometer containing a phototransducer, a switch, a forward counter, an AND element whose output is connected to a counter input of a counter, characterized in that, in order to simplify and expand the scope of application, a load resistor, a timer, and the first and second pulse drivers are entered into it. , a register, a decoder and a digital indicator, and a bispin-photodetector was used as a phototransducer, and an ohmic contact

The bispin photodetector is connected to the power bus, the bispin photodetector substrate is connected to the switch input, the output of which and the first output of the load resistor are connected to the common bus

the load resistor is connected to the locking contact of the bispin photodetector, the control input of the switch and the first input of the element I, the second input of which is connected to the timer output and the inputs of the first and second pulse formers, the output of the first pulse shaper is connected to the parallel loading input of the counter, on the parallel inputs of which the initial code is set, and the counter outputs are connected to the parallel inputs of the register,

the parallel input of which is connected to the output of the second pulse generator, the outputs of the register are connected to the inputs of the decoder, the outputs of which are connected to the inputs of the digital indicator.

/ J

i

12

15

W

17