SU769740A1 - Фотодатчик - Google Patents

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.

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].

У этого устройства низкие чувствительность и термостабильность.

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].

Недостатками этого фотодатчика также являются низкие чувствительность и термостабильность.

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.

На чертеже представлена схема фотодатчика.

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 резистор

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.

Работает цютодатчик следующим образом.

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.

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.

Величина фототока /ф пропорциональна попадающему на фотодиод световому потоку и, как показали исследования, практически не зависит от температуры фотодиода.

После запирания транзистора 1 конденсатор 4 перезаряжается через резистор 3. После включения транзистора начинается следующий рабочий полупериод.

Напряжение (амплитуда импульса) на входе усилителя 5 Дб = /?₆-/ф, где /?₆ — номинал резистора 6.

Напряжение Йб далее демодулируется демодулятором 8, причем через конденсатор 7 проходит только переменная составляющая.

В отсутствие светового сигнала сигнал на выходе фотодатчика отсутствует.

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.

Экспериментальные данные подтверждают повышение чувствительности и термостабильности фотодатчика.

О

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подключен ко входу 5 ключа, фотодиод, первый вывод которого через конденсатор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующий через ре0 зистор соединен с его выходом, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора, и выходной усилитель, отличающийся тем, что, с це5 лью повышения чувствительности и термостабильности, первый вывод фотодиода через дополнительно введенный резистор, а второй вывод через ключ соединены с общей шиной, выход операционного усилите0 ля через дополнительный конденсатор соединен со входом демодулятора.