SU1698653A1 - Фотодатчик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  регистрации световых потоков большой интенсивности в устройствах автоматики и радиотелеметрических системах. Целью изобретени   вл етс  повышение точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровн  освещенности . Фотодатчик содержит фотодиод 1, гальванически соединенный с модулирующим LC-генератором, фильтрующий конденсатор 2, туннельный диод 3, разделительный конденсатор 4, фотоварикап 5, выполненный в виде фотодиодного элемента, конденсатор колебательного контура 6, согласующий трансформатор 7, первична  обмотка которого образует индуктивность колебательного контура модулирующего генератора, а вторична  выходна  обмотка соединена последовательно с дополнительным фотодиодом 8, радиопередающий LC-генератор, содержащий шунтирующий конденсатор 9, туннельный диод 10, конденсатор 11, индуктивность 12 и антенну 13, подключенную к схеме фотодатчика через разделительный конденсатор 14. Дополнительный 1 и основной 8 фотодиоды, включенные в фотогальвачиче- ском режиме, воспринимают регистрируемый световой поток и  вл ютс  источниками питани  дл  модулирующего и радиопередающего LC-генераторов, которые выполнены на базе включенных последовательно с фотодиодами туннельных диэдов 3 и 10 соответственно . 1 ил. ON/ (Л о ю

Description

з -йВ А Ю -&ГГ&И г

ы

2 1 м 4 4«

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  регистрации световых потоков большой интенсивности в устройствах автоматики и ра- диотелеметричэских системах.

Известны генераторные и ключевые импульсные схемы, в которых дл  перестройки а широких пределах импульсных и частотных характеристик по оптическому каналу используют оптроны и туннельные диоды.

Однако эти схемы не позвол ют осуществл ть дистанционную беспроводную передачу выходного сигнала, требуют подключени  к источнику электропитани  и не обеспечивают требуемую надежность при длительной круглосуточной работе в режиме дежурства, так как элементы схемы непрерывно наход -гс  под напр жением.

Из известных фотодатчиков наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  фотодатчик, содержащий евотовоспринимаюш,ий элемент в виде включенного в фотогальваническом режиме фотодиода, к которому подключен LC-генера- тор, содержащий включенный последовательно с фотодиодом колебательный контур, состо щий из конденсатора и катушки индуктивности . В подобном фотодатчике достигаетс  упрощение схемы и обеспечиваетс  дистанционна  передача выходного сигнала .

Однако такой фотодатчик имеет низкую точность при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений на регистрирующую аппаратуру вследствие нестабильности характеристик тракта передачи сигнала между передающим и приемным антеино-фидерными устройствами. Поэтому подобные фотодатчики используют преимущественно в качестве пороговых устройств, определ ющих наличие или отсутствие высокого уровн  освещенности.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровн  освещенности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотодатчике, содержащем фотодиод и подключенный к фотодиоду радиопередающий LC-гзкератор, выполненный на туннельном диоде, к радиопередающему LC-генератору через последовательно соединенные фотодиод и дополнительно введенный согласующий трансформатор подключен выполненный на туннельном диоде модулирующий LC-генератор, гальванически соединенный с дополнительным фотодиодом и снабженный схемой перестройки частоты модул ции, выполненной в виде фотоварикапа, который через разделительный конденсатор подключен параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора.

На чертеже представлена электричеека  принципиальна  схема фотодатчика.

Фотодатчик содержит фотодиод 1, гальванически соединенный с модулирующим LC-генератором, который содержит фильтрующий конденсатор 2, туннельный диод 3,

0 разделительный конденсатор 4, фотоварикап 3, выполненный в виде фотодиодного элемента , конденсатор 6 колебательного контура, согласующий трансформатор 7, первична  обмотка которого образует индуктивность ко5 лебательного контура модулирующего генератора , а вторична  выходна  обмотка соединена последовательно с фотодиодом 8; радиопередающий LC-генератор, содержащий шунтирующий конденсатор

0 9, туннельный диод 10, конденсатор 11, индуктивность 12 и антенну 13, подключенную к схеме фотодатчика через разделительный конденсатор 14.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Дополнительный 1 и основной 8 фотодиоды , включенные в фотогальваническом режиме, воспринимают регистрируемый световой поток и  вл ютс  источником пи0 .тани  дл  модулирующего и радиопередающего LC-генераторов, которые выполнены нз базе включенных последовательно с фотодиодами туннельных диодов 3 и 10 соответственно .

5 При низких уровн х освещенности фотодиодов вырабатываемые ими токи малы и недостаточны дл  возбуждени  колебаний LC-генераторов. Когда уровень освещенности фотодиодов Ефд, создаваемый регистри0 руемым световым потоком, возрастает и токи фотодиодов достигают значений, соответствующих началу участка отрицательного сопротивлени , в генераторах возбуждаютс  синусоидальные колебани , которые через

5 разделительный конденсатор 14 подаютс  на передающую антенну 13 и излучаютс  в окружающее пространство, причем переменный ток вторичной обмотки трансформатора 7 суммируетс  с током фотодиода 8,

0 тем самым осуществл етс  амплитудно-час- тотна  модул ци  колебаний радиопередающего генератора.

Шунтирующие конденсаторы 2 и 9 необ5 ходимы дл  исключени  протекани  переменной составл ющей токов туннельных диодов через фотодиоды.,.

Частота колебаний fM модулирующего LC-генератора на туннельном диоде 3 зависит от значени  управл емой регистрируемым световым потоком емкости Сфв фотоварикапа 5, и выражение дл  определени  fM записываетс  следующим образом: fM1 fp,,s.V (1)

27CV,

1мСк +

IpIP ---

СФТ 2л:У1рпСрп

Ср Ч Сфв

где Lpn - индуктивность радиопередающего контура, Гн;

LM индуктивность первичной обмотки трансформатора 7, Гн;

Ск - емкость конденсатора 6, Ф;

Ср - емкость разделительного конденсатора 4, Ф;

Срп емкость конденсатора радиопередающего контура, Ф.

бездействие облучени  фотоварикапа приводит к по влению избыточных неосновных носителей вблизи его р-п перехода и уменьшению внутреннего потенциального барьера на величину AU при нейтрализации некоторой части объемного зар да р-п перехода. Величина Ли будет максимальна при разомкнутой цепи фотоварикапа и равна Uxx. Зависимость емкости фотоварикапа Сфв от уровн  освещенности Ефв определ етс  электрическими параметрами его элементов и может быть представлена в виде

Сфв - Сфв.т + 5фв Ефв;(2)

С(ЕФВ)

Ч

стс57 )1(3)

где Сфв.т темнова  начальна  емкость фотоварикапа, пФ;

5фв - крутизна характеристики фотоварикапа , пФ/лк.

Фотовармкапы на МДП-структурах по сравнению с другими фотоприемниками имеют самое высокое входное сопротивление , достигающее 1010 - 1013 Ом. При этом

максимальна  рабоча  частота равн етс  107 Гц. Емкость его структуры при освещении может измен тьс  в дес ть раз по сравнению с темновой емкостью, составл ющей

10-500 пФ.

Фотодатчик позвол ет не только регистрировать наличие или отсутствие интенсивных световых потоков, но и осуществл ть непрерывное измерение текущего уровн 

освещенности в точке его расположени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Фотодатчик, содержащий фотодиод и подключенный к фотодиоду радиопередающий LC-генератор, выполненный на туннельном диоде, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровн  освещенности,

   к радиопередающему LC-генератору через последовательно соединенные фотодиод и дополнительно введенный согласующий трансформатор подключен выполненный на туннельном диоде модулирующий LC-генератор , гальванически соединенный с дополнительным фотодиодом и снабженный схемой перестройки частоты модул ции, выполненной в виде фотоварикапа, причем фотоварикап через разделительный конденсатор

   подключен параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора.