SU769740A1

SU769740A1 - Photodetector

Info

Publication number: SU769740A1
Application number: SU782662763A
Authority: SU
Inventors: Лев Никанорович Тетиор; Михаил Афанасьевич Костенко; Василий Владимирович Волков
Original assignee: Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика"
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1980-10-07

Description

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в черной металлургии, может быть использовано, в частности, для индикации наличия нагретого металла в системах автоматизации прокат- 5 ного и трубного производства.The invention relates to the automation of technological processes in the steel industry, can be used, in particular, to indicate the presence of heated metal in automation systems for rolling and pipe production.

Известен фотодатчик, содержащий фотодиод, подключенный ко входам усилителя переменного тока и к выходам прерывателя, а также формирователь, соединенный ю через демодулятор с выходом усилителя [1].A known photosensor containing a photodiode connected to the inputs of an AC amplifier and to the outputs of a chopper, as well as a former connected through a demodulator to the output of the amplifier [1].

У этого устройства низкие чувствительность и термостабильность.This device has low sensitivity and thermal stability.

Известен также фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подклю- 15 чен ко входу ключа, фотодиод, первый вывод которого через конденсатор соединен со входом усилителя, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу ге- 20 нератора, и выходной усилитель [2].Also known is a photosensor containing a generator, the first output of which is connected to the key input, a photodiode, the first output of which is connected through the capacitor to the input of the amplifier, and a series-connected demodulator, the control input of which is connected to the second output of the generator, and an output amplifier [2].

Недостатками этого фотодатчика также являются низкие чувствительность и термостабильность.The disadvantages of this photosensor are also low sensitivity and thermal stability.

Поставленная цель — повышение чувст- 25 вительности и термостабильности — достигается тем, что в фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подключен ко входу ключа, фотодиод, первый вывод которого через конденсатор соединен с 30 инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующий через резистор соединен с его выходом, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора, и выходной усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и термостабильности, первый вывод фотодиода через дополнительно введенный резистор, а второй вывод через ключ соединены с общей шиной; выход операционного усилителя через дополнительный конденсатор соединен со входом демодулятора.The goal - increasing sensitivity and thermal stability - is achieved by the fact that the photosensor contains a generator, the first output of which is connected to the key input, a photodiode, the first output of which is connected via a capacitor to the 30 inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, and the inverter through the resistor is connected to its output, and in series connected demodulator, the control input of which is connected to the second output of the generator, and the output amplifier, characterized in that in order to improve the sensitivity and temperature stability, a first terminal of the photodiode is further inputted through a resistor, and a second terminal connected through a switch to the common bus; the output of the operational amplifier through an additional capacitor is connected to the input of the demodulator.

На чертеже представлена схема фотодатчика.The drawing shows a diagram of a photosensor.

Фотодатчик содержит ключ 1 на полевом транзисторе и последовательно с ним включенный фотодиод 2. Параллельно этой цепи подключен резистор 3. Фотодиод 2 через конденсатор 4 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 5, в цепь обратной связи которого включен резисторThe photosensor contains a key 1 on the field-effect transistor and a photodiode 2 connected in series with it. A resistor 3 is connected in parallel with this circuit. A photodiode 2 is connected through a capacitor 4 to the inverting input of the operational amplifier 5, the feedback circuit of which includes a resistor

6. Выход операционного усилителя 5 через конденсатор 7 подключен к входу демодулятора 8. Генератор 9 управляет работой ключа 1 и демодулятора 8. Выходной усилитель 10 подключен к выходу демодулятора 8.6. The output of the operational amplifier 5 through a capacitor 7 is connected to the input of the demodulator 8. The generator 9 controls the operation of the key 1 and the demodulator 8. The output amplifier 10 is connected to the output of the demodulator 8.

Работает цютодатчик следующим образом.The sensor works as follows.

При работе модулятора на полевом транзисторе 1 фотодиод 2 может находиться в двух состояниях. Когда полевой транзистор включен, фотодиод 2 находится в режиме, близком к короткому замыканию, так как при этом сопротивления транзистора 1 и конденсатора 4 на выбранной частоте модулятора малы, и входное сопротивление усилителя 5 вследствие наличия обратной связи близко к нулю. Когда транзистор 1 выключен, его сопротивление составляет сотни мегом, и ток по цепи фотодиода 2 не протекает. Будем считать рабочим полупериодом тот, в который транзистор 1 открыт. Если фотодиод 2 не воспринимает излучение, ток в цепи полевой транзистор 1 — фотодиод 2 — конденсатор 4 не протекает, так как источников тока здесь нет, а напряжение U_A инверсного входа усилителя 5 близко к нулю.When the modulator is operating on the field effect transistor 1, the photodiode 2 can be in two states. When the field-effect transistor is turned on, the photodiode 2 is in a close to short circuit mode, since the resistance of the transistor 1 and capacitor 4 at the selected modulator frequency are small, and the input resistance of the amplifier 5 is close to zero due to the feedback. When transistor 1 is turned off, its resistance is hundreds of megohms, and the current does not flow through the circuit of photodiode 2. We will consider the working half-period the one in which the transistor 1 is open. If photodiode 2 does not accept radiation, the current in the circuit field-effect transistor 1 — photodiode 2 — capacitor 4 does not flow, since there are no current sources here, and the voltage U _{A of the} inverse input of amplifier 5 is close to zero.

Когда на фотодиод 2 попадает излучение, в рабочий полупериод фотоЭДС отсутствует, т. к. она зашунтирована между общим проводом и точкой А. В этом случае по цепи транзистор 1 — фотодиод 2 — конденсатор 4 протекает фототок /ф.When radiation enters photodiode 2, there is no photo-emf in the working half-cycle, since it is bridged between the common wire and point A. In this case, the transistor 1 — photodiode 2 — capacitor 4 flows through the photocurrent / f.

Величина фототока /ф пропорциональна попадающему на фотодиод световому потоку и, как показали исследования, практически не зависит от температуры фотодиода.The magnitude of the photocurrent / f is proportional to the light flux incident on the photodiode and, as studies have shown, is practically independent of the temperature of the photodiode.

После запирания транзистора 1 конденсатор 4 перезаряжается через резистор 3. После включения транзистора начинается следующий рабочий полупериод.After locking the transistor 1, the capacitor 4 is recharged through the resistor 3. After the transistor is turned on, the next working half-cycle begins.

Напряжение (амплитуда импульса) на входе усилителя 5 Дб = /?₆-/ф, где /?₆ — номинал резистора 6.The voltage (pulse amplitude) at the input of the amplifier is 5 dB = /? ₆ - / f, where /? ₆ - the value of the resistor 6.

Напряжение Йб далее демодулируется демодулятором 8, причем через конденсатор 7 проходит только переменная составляющая.The voltage Jb is then demodulated by the demodulator 8, and only the variable component passes through the capacitor 7.

В отсутствие светового сигнала сигнал на выходе фотодатчика отсутствует.In the absence of a light signal, there is no signal at the output of the photosensor.

При наличии светового сигнала фотодиод является источником фотоЭДС; причем величина фотоЭДС зависит от интенсивности светового сигнала. При этом, когда ключ 1 разомкнут, фотоЭДС не создает тока во входной цепи усилителя 5. В случае, 5 когда ключ 1 замкнут, фотоЭДС создает ток во входной цепи усилителя 5, на выходе усилителя при этом будет напряжение U₅ = 7ф-/?б> где /ф — ток во входной цепи усилителя 5, создаваемый фотоЭДС, R₆ — 0 номинал резистора 6. Частота U₅ равна частоте генератора, амплитуда пропорциональна величине светового сигнала. Полученный сигнал демодулируется и с помощью выходного усилителя преобразуется в стан5 дартный перепад напряжения.In the presence of a light signal, the photodiode is a source of photoEMF; moreover, the magnitude of the photoEMF depends on the intensity of the light signal. In this case, when the key 1 is open, the photoEMF does not create a current in the input circuit of the amplifier 5. In case 5, when the key 1 is closed, the photoEMF creates a current in the input circuit of the amplifier 5, and the voltage U ₅ = 7f- /? b> where / f is the current in the input circuit of the amplifier 5 created by the photo-emf, R ₆ is the nominal value of the resistor 6. The frequency U ₅ is equal to the frequency of the generator, the amplitude is proportional to the value of the light signal. The received signal is demodulated and, with the help of an output amplifier, converted to a standard voltage drop.

Экспериментальные данные подтверждают повышение чувствительности и термостабильности фотодатчика.Experimental data confirm an increase in the sensitivity and thermal stability of the photosensor.

ОABOUT

Claims

Claim

A photo sensor containing a generator, the first output of which is connected to the input 5 of the key, the photodiode, the first output of which is connected via a capacitor to the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the common bus, and the inverting input through the resistor is connected to its output, and the demodulator connected in series whose control input is connected to the second output of the generator, and an output amplifier, characterized in that, with the aim of increasing the sensitivity and thermal stability, the first output of the photodiode is additionally introduced resistor and the second terminal through a switch connected to the common bus, the output of the operational usilite0 A through an additional capacitor connected to the input of the demodulator.