Mikrosekundowy integrator fotoprądu. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Mikrosekundowy integrator fotoprądu z przerywaniem całkowania z opóźnieniem fazowym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / technologia podczerwieni

Komentarze do artykułu

Układ pokazany na rysunku 1 jest dwukanałowym mikrosekundowym integratorem fotoprądu z opóźnieniem fazowym czasu całkowania, innymi słowy jest fotodetektorem optycznym, który umożliwia wykrywanie stroboskopowych impulsów optycznych o różnych cyklach pracy i czasie trwania od ułamków mikrosekund do dziesiątek milisekund bez dostrajania czasu całkowania, ponieważ ten parametr zależy od fazy sygnału wejściowego, po której następuje impuls zerowania całkowania.

(kliknij, aby powiększyć)

Do późniejszego przetwarzania różnic sumy sygnału z wyjścia integratorów potrzebne są dwa kanały całkowania A1 i A2. W tym obwodzie zastosowano integrator fotoprądu, sygnał wyjściowy integratora jest proporcjonalny do pola przekroju ograniczonego amplitudą napięcia i osią czasu, jeżeli sygnał wejściowy jest prądem stałym, to sygnał wyjściowy jest rosnącą nachyloną płaszczyzną napięcia (rys. 2a).

Dokładna integracja analogowa realizowana jest przez OA A1 i A2 z pojemnościowym OS - C3 i C4. Główne składniki błędów integracji wynikają z zerowego napięcia polaryzacji Ucm i prądów wejściowych wzmacniacza operacyjnego. Aby wyeliminować to drugie, od tego czasu zastosowano wzmacniacz operacyjny jako integrator ze stopniami wejściowymi tranzystorów polowych ich bramki praktycznie nie pobierają prądu, a cały fotoprąd generowany przez fotodiody PD1 i PD2 przepływa przez pojemności całkujące C3 i C4 rys. 1, a szybkość narastania napięcia wyjściowego jest określona wartością fotoprądu. Napięcie przesunięcia zera Ucm może spowodować znaczny dryft napięcia wyjściowego i może spowodować błędną pracę komparatora A3, co prowadziłoby do nieprawidłowego działania układu.

Dlatego jako integrator wykorzystano układ wzmacniacza operacyjnego firmy Texas Instruments OPA350, który ma zerowy poziom przesunięcia sygnału wyjściowego na poziomie zaledwie kilku miliwoltów i umożliwia regulację tego parametru za pomocą potencjometrów R7 i R8. Jak wiadomo, napięcie wyjściowe integratora osiągane podczas procesu całkowania nie spada do zera przy kolejnym zerowym sygnale wejściowym, ale nadal pozostaje na danym poziomie w przypadku braku „pasożytniczych” fotoprądów wejściowych, w przeciwnym razie zmienia się i osiąga maksymalna wartość Uip.

Aby skompensować "pasożytnicze" fotoprądy wejściowe, które występują przy braku impulsu stroboskopowego, stosuje się kombinowany transoptor składający się z fotodiody połączonej z odwrotną polaryzacją i diody LED - SD1, PD3 i SD2, PD4. Regulacja kompensacji odbywa się za pomocą potencjometrów R1 i R2 do momentu, gdy sygnał wyjściowy integratora przy braku impulsu wejściowego stanie się linią poziomą lub zerem. Wskazuje to na poprawność działania integratora, ale ten ostatni praktycznie uniemożliwia poprawne całkowanie kolejnych sygnałów, ponieważ te same warunki początkowe są wymagane do pomiaru i porównania impulsów optycznych przed ich całkowaniem.

Aby wyeliminować ten efekt, napięcie wyjściowe integratora musi być okresowo „resetowane” do Ucm. W integratorze używane są klawisze resetowania „resetu”, mikroukład DD1 na ryc. 1. K176KT1 lub K561KTZ, po zamknięciu których pojemności C3 i C4 są rozładowywane, a napięcie wyjściowe spada do zerowego napięcia polaryzacji. Tutaj „przycisk” sterujący to wejście E1 i E2. W trybie „reset” (przełącznik jest zamknięty) ustawiane są początkowe warunki integracji. Taki styk elektroniczny i jego obwód obciążenia nie są galwanicznie połączone ze źródłem sygnału sterującego.

Aby wygenerować impuls resetujący, używany jest obwód zawierający układ komparatora A3, który działa w następujący sposób. Z wyjścia 6 pierwszego integratora na rys. 1. Sygnał podawany jest do komparatora, który zostaje wyzwolony, gdy sygnał odniesienia i sygnał z wyjścia integratora są sobie równe, których poziom wynosi 20 mV, rys. 2a i 2c, a reguluje się potencjometrem R10. Dlatego też znaczny dryft zera sygnału wyjściowego poprzedniego stopnia integratora spowodowałby błędną pracę komparatora i awarię układu.

Komparator musi mieć nieskończenie duże wzmocnienie z całkowitym brakiem szumów w sygnale wejściowym i niewielkim dryftem równym zero. Taką charakterystykę można uzyskać stosując wzmacniacz o bardzo dużym wzmocnieniu, wymagania te spełnia op-amp OPA350RA, który ma możliwość pracy z zasilacza unipolarnego. Wyjściem jest sygnał TTL. Następnie wyjściowy sygnał logiczny z komparatora podawany jest do układu tworzącego opóźnienie fazowe impulsu zerującego integratora, ryc. 2b.

Mikrosekundowy integrator fotoprądu z opóźnieniem fazy przerwania przerwań

Ponieważ opóźnienie impulsu zerującego integratora nie powinno zależeć od częstotliwości sygnału wejściowego, ponieważ sygnały stroboskopowe docierające na wejście integratora PD1 i PD2 mają różne czasy trwania i współczynniki wypełnienia, dlatego tworzą opóźnienie impulsu zerującego , chip DD2 cyfrowego timera KR1006VI1 został użyty do utworzenia opóźnienia fazy impulsu resetującego.

Istotą działania obwodu jest to, że kondensator C13 jest ładowany liniowo przez połączone szeregowo rezystory R11 i R13, liniowo rozładowywane przez rezystor R13. Wraz z nadejściem sygnału z komparatora rozpoczyna się proces liniowego ładowania kondensatora do napięcia Upor=1/2 Upit. Po osiągnięciu tej wartości kondensator zaczyna się liniowo rozładowywać, nawet jeśli na wejściu jest sygnał. Gdy kondensator jest rozładowany, na wyjściu mikroukładu generowany jest prostokątny sygnał, który jest sygnałem opóźnienia fazy. Ten obwód generuje opóźnienie fazowe φ i działa stabilnie przy 0<φ<180 stopni.

Aby zwiększyć zakres częstotliwości, lepiej jest przyjąć pojemność kondensatora 1 uF. Rezystancja rezystora R11 w większości przypadków może być równa 100 kOhm. Przesunięcie fazowe jest korygowane potencjometrem R13 i lepiej wybrać wartość 100 kOhm. Ponadto, na ujemnym zboczu impulsu z wyjścia timera, uruchamiany jest oczekujący multiwibrator DD3.

Korzystając z różnych wartości elementów R12 i C11, możesz ustawić inny wymagany czas pracy multiwibratora. Multiwibrator generuje impuls o czasie trwania 20 ms, rys. 2d, podawany na wejścia sterujące przełączników elektronicznych E1 i E2 mikroukładu DD1, bocznikujący pojemności integratorów C3 i C4 oraz resetujący sygnały na wyjściach 6 integratorów, tworząc w ten sposób warunki początkowe do przetwarzania kolejnych impulsów stroboskopowych . Z wyjść 6 odbierane są sygnały integratorów do późniejszego przetwarzania różnic całkowitych.

Autor: Altair NTPC; Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja technologia podczerwieni.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Zdalne sterowanie miękkimi robotami 27.04.2020

Znalazłem sposób na zdalne sterowanie plastikowymi robotami. Zamiast niewygodnych napędów, kabli i konstrukcji mechanicznych ruch elastycznych części maszyn będzie kontrolowany przez zmienne pole magnetyczne. Metoda umożliwiła osiągnięcie większej funkcjonalności niż klasyczne metody sterowania robotami.

Roboty wykonane z miękkich materiałów, takich jak guma i polimery, są niezastąpione w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych, gdy trzeba przeciskać się przez wąskie otwory i wykonywać skomplikowane manipulacje. Szeroka funkcjonalność jest również wymagana dla urządzeń medycznych, które poruszają się w ludzkim ciele.

Do niedawna „elastyczne” roboty wykonane z miękkich materiałów można było sterować jedynie za pomocą mechanizmów napędowych, które często były większe od samych robotów. Naukowcy z University of Wisconsin wymyślili sposób na zdalne sterowanie „miękkimi” robotami.

Małe namagnesowane cząstki były równomiernie rozmieszczone wewnątrz tworzywa sztucznego. Następnie materiał poddano działaniu pola magnetycznego o różnym natężeniu, uzyskując wymaganą odpowiedź z części materiału. Nowe podejście do kontroli tworzyw sztucznych za pomocą pola magnetycznego ujawniło jeszcze większą funkcjonalność niż mechaniczne metody sterowania ruchem.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Radio przenośne APX Next

▪ 7-rdzeniowy procesor serwerowy Huawei 64 nm i kontroler AI SSD

▪ Ptaki mają również korę mózgową

▪ Ciepła woda zamiast oleju i gazu

▪ Bardziej ufają ludziom o brązowych oczach

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Historie z życia radioamatorów. Wybór artykułów

▪ Artykuł Tajny doradca przywódcy. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego zmieniono imiona astronautów zaprzyjaźnionych krajów? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Starszy kasjer. Opis pracy

▪ artykuł Przesłanki wyboru nowoczesnego oscyloskopu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Dwukanałowy zamek szyfrowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn