Мікросекундний інтегратор фотоструму. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Мікросекундний інтегратор фотоструму з фазовою затримкою переривання інтегрування. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Інфрачервона техніка

Коментарі до статті

Схема, представлена на малюнку 1, являє собою двоканальний мікросекундний інтегратор фотоструму з фазовою затримкою тривалості інтегрування, інакше кажучи це оптичний фотоприймач, що дозволяє детектувати стробоскопічні оптичні імпульси різної шпаруватості і тривалістю від часток мікросекунд до десятків мілісекунд залежить від фази вхідного сигналу і наступним імпульсом скидання інтегрування.

(Натисніть для збільшення)

Два канали інтегрування А1 і А2 необхідні наступної сумарно-разностной обробки сигналу з виходу інтеграторів. У цій схемі використовується інтегратор фотоструму, вихідний сигнал інтегратора пропорційний площі ділянки обмеженої амплітудою напруги і віссю часу, якщо вхідний сигнал - постійний струм, то вихідний - зростаюча похила площина напруги рис 2а.

Точне аналогове інтегрування здійснюється ОУ А1 і А2 з ємнісною ОС-С3 та С4. Основні складові помилок інтегрування обумовлені напругою усунення нуля Uсм та вхідними струмами ОУ. Для усунення останнього використали операційний підсилювач як інтегратора з вхідними каскадами на польових транзисторах, т.к. їх затвори практично не споживають струму, і весь фотострум, що генерується фотодіодом ФД1 і ФД2, тече через інтегруючі ємності С3 і С4 рис.1, швидкість зростання вихідної напруги визначається величиною фотоструму. Напруга зміщення нуля Uсм може викликати суттєвий дрейф вихідної напруги і може спричинити помилкове спрацювання компаратора А3, що призвело б до збою в роботі схеми.

Тому як інтегратор застосовувалася мікросхема операційного підсилювача фірми Texas Instruments ОРА350, яка має рівень зміщення нуля вихідного сигналу всього кілька мілівольт і дозволяє коригувати цей параметр за допомогою потенціометрів R7 і R8. Як відомо, вихідна напруга інтегратора, досягнута в процесі інтегрування, не зменшується до нуля при подальшому вхідному нульовому сигналі, а продовжує залишатися на заданому рівні за відсутності "паразитних" вхідних фотострумів, а в іншому випадку змінюватися і досягає максимального значення Uіп.

Для компенсації "паразитних" вхідних фотострумів, що виникають у відсутність стробоскопічного імпульсу використовується комбінована оптопара, що складається з фотодіода, включеного в зворотній полярності, і світлодіода - СД1, ФД3 і СД2, ФД4. Коригування компенсації здійснюється потенціометрами R1 і R2 доти, поки вихідний сигнал інтегратора за відсутності вхідного імпульсу стане горизонтальною лінією чи нулем. Це говорить про правильну роботу інтегратора, проте останнє унеможливлює правильне інтегрування наступних сигналів, так як для вимірювання та порівняння оптичних імпульсів перед їх інтегруванням необхідні однакові початкові умови.

Для усунення цього ефекту вихідну напругу інтегратора періодично необхідно "скидають" до Uсм. В інтеграторі "скидання" використовуються ключі скидання, мікросхема DD1 на рис. 1. К176КТ1 або К561КТЗ, при замиканні яких ємності С3 та С4 розряджається, і вихідна напруга падає до напруги зміщення нуля. Тут керуючою "кнопкою" служить вхід Е1 та Е2. У режимі "скидання" (ключ замкнутий) задаються початкові умови інтегрування. Такий електронний контакт і ланцюг його навантаження з джерелом сигналу, що управляє, гальванічно не пов'язані.

Для формування імпульсу скидання використовують ланцюг, що містить мікросхему А3 компаратор, який працює наступним чином. З виходу першого інтегратора 6 рис. 1. сигнал надходить на порівнюючий пристрій -компаратор, який спрацьовує при рівності опорного сигналу і сигналу з виходу інтегратора, рівень якого становить 20 мВ,рис. 2а та 2в, і коригується потенціометром R10. Тому суттєвий дрейф нуля вихідного сигналу попереднього каскаду інтегратора викликало б помилкове спрацювання компаратора і збій у роботі схеми.

Компаратор повинен мати нескінченно великий коефіцієнт посилення при повній відсутності шумів у вхідному сигналі та малий дрейф нуля. Таку характеристику можна отримати, використовуючи підсилювач з дуже великим коефіцієнтом посилення, цим вимогам відповідає ОУ ОРА350РА, що має можливість від однополярного джерела живлення. На виході виходить сигнал TTL. Далі вихідний логічний сигнал компаратора надходить на схему формування фазової затримки імпульсу скидання інтегратора, рис. 2б.

Мікросекундний інтегратор фотоструму з фазовою затримкою переривання інтегрування

Оскільки затримка імпульсу скидання інтегратора не повинна залежати від частоти вхідного сигналу, оскільки стробоскопічні сигнали, що надходять на вхід інтегратора ФД1 і ФД2 мають різну тривалість і шпаруватість, тому для формування затримки імпульсу скидання була використана мікросхема DD2 цифрового таймера КР1006ВІ1.

Сутність роботи схеми полягає в тому, що конденсатор С13 заряджається лінійно через послідовно з'єднані резистори R11 і R13, лінійно розряджається через резистор R13. З приходом сигналу з компаратора починається процес лінійної зарядки конденсатора до напруги Uпор = 1/2 Uпит. При досягненні цього значення конденсатор починає лінійно розряджатися, навіть за наявності сигналу на вході. При розряді конденсатора на виході мікросхеми формується сигнал прямокутної форми, саме цей сигнал є сигналом фазової затримки. Дана схема формує фазову затримку і стабільно працює при 0<180 градусів.

Для збільшення частотного діапазону ємність конденсатора краще брати 1 мкф. Опір резистора R11 у більшості випадків можна прийняти рівним 100 кОм. Коригування фазового зсуву проводять потенціометром R13 і краще вибирати номінал рівним 100 кОм. Далі по негативному перепаду імпульсу з виходу таймера запускається мультивібратор DD3, що чекає.

Використовуючи різні номінали елементів R12 і С11, можна задати інший необхідний час роботи мультивібратора. Мультивібратор формує імпульс тривалістю 20 мс, рис. 2г, що надходить на керуючі входи електронних ключів Е1 і Е2 мікросхеми DD1, що шунтують ємності інтеграторів С3 і С4 і обнуляють сигнали на виходах 6 інтеграторів, тим самим створюючи початкові умови для обробки наступних стробоскопічних імпульсів. З 6 виходів сигнали інтеграторів надходять для наступної сумарно різницевої обробки.

Автор: Альтаїр НТПЦ; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Інфрачервона техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву

Ялинкові ферми позитивно впливають на природу 31.12.2023

Ферми, які вирощують різдвяні ялинки, позитивно впливають на екологію. Замість розглядатися як джерело деревини, вони можуть стати еквівалентом молодих лісів. Зазвичай кожне зібране дерево замінюється двома або трьома саджанцями, і ферми часто знаходяться на сільськогосподарських угіддях, що не використовуються.

Різдвяні ялинкові ферми є не тільки джерелом святкових дерев, але й важливим елементом сталого використання природних ресурсів. З їхньою допомогою можна поєднати потреби людини і природи, створюючи сприятливі умови для різноманітності біосистем та збереження екосистеми.

Лісовий еколог з Nature Conservancy в Массачусетсі, Енді Фінтон, зазначає, що ялинки відіграють важливу роль у вилученні вуглецю з атмосфери, очищуючи повітря і навіть покращуючи якість питної води. Крім того, вони сприяють збереженню ландшафту, перешкоджаючи утворенню непроникних поверхонь, та створюють економічні стимули для землевласників.

Фінтон підкреслює, що при тиску на природні ліси та їх швидкої втрати дерев'яні ферми можуть забезпечити природному середовищі місце проживання для різних видів дикої природи, особливо птахів і ссавців, які віддають перевагу відкритим просторам на узліссях. Крім того, ялинкові ферми є сприятливим місцем для проживання комах, які відіграють ключову роль у процесі запилення. Багато власників ферм свідчать про спостереження за різноманітною фауною, включаючи різні види тварин.

Том Норбі, президент Тихоокеанської північно-західної різдвяної ялинкової асоціації, наголошує, що ферми щорічно вирубують лише невелику частину дерев, залишаючи близько 90% території для природи та тварин.

Інші цікаві новини:

▪ Мікросхеми Toshiba TC3567CFSG і TC3567DFSG для пристроїв, що носяться.

▪ Процесор із кремнієвими кубитами Intel Tunnel Falls

▪ Опалення сіллю

▪ Вітряки можуть викликати локальне потепління

▪ НВЧ-пічка, яка сама вибирає, як приготувати продукти

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоаматор-конструктор. Добірка статей

▪ стаття Марк Порцій Катон (Старший) Знамениті афоризми

▪ стаття Що таке гібридні сорти зернових? Детальна відповідь

▪ стаття Технік із захисту інформації. Посадова інструкція

▪ стаття Вітроагрегати. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Гіпноз. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт