Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
В табл. 3.4 (поз. 1—7) приведены структурные схемы устройств с функциональной разверткой. Здесь: ЗГ — задающий генератор;
_ СИД, излучающие на опорной и измерительной длинах
50
волн; К — ключ; ФП — фотоприемник; МЭ — модулятор экспоненты; ПУ — пороговое устройство; КР — коммутатор; ТР — терморезистор; Т — триггер; ДУ — дифференцирующее устройство; СС — схема совпадений; Д — делитель частоты; СЧ — счетчик; ИРВИ — измеритель разности временных интервалов; КО — контролируемый объект.
Принцип действия устройств в поз. 2, 3 и 4 основан на использовании непрерывной экспоненциальной развертки. В устройствах 5, 6 и 7 (табл. 3.4) используется дискретная функциональная развертка.
Работают эти устройства следующим образом. Задающий генератор ЗГ вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов. Эти импульсы через делитель частоты Д подаются на модулятор экспоненты МЭ, который формирует экспоненциальный импульс напряжения. Одновременно с противофазных выходов ЗГ управляющие импульсы подаются на ключи Кь Кг, которые поочередно подключают излучатели И\ и Я2. Делитель частоты обеспечивает синхронизацию начала формирования экспоненты и начала дискретизирующих импульсов. Дискретно сформированный экспоненциальный импульс тока протекает через СИД и вызывает потоки. Эти потоки проходят через контролируемый объект и преобразуются фотоприемником ФП в электрический сигнал. Далее сигнал либо дифференцируется при раа-вертке опорного потока, либо подается на вход порогового устройства (при развертке опорного и измерительного потоков).
Из временных диаграмм видно, что при развертке опорного потока временной интервал, пропорциональный значению контролируемого параметра, соответствует интервалу от начала дискретной экспоненты до момента перемены фазы фотоэлектрического сигнала. В этом случае после перемены фазы сигнала на входы триггера Т импульсы поступают одновременно и триггер перестает срабатывать. Число импульсов до перемены фазы фиксируется счетчиком. Сброс счета после каждого цикла и подготовка к новому циклу осуществляются схемой совпадения СС.
В случае развертки опорного и измерительного потоков фотоэлектрический сигнал проходит через пороговое устройство ПУ„ разделяются коммутатором КР и подаются на вход счетчика СЧ. Импульсы от измерительного потока излучения осуществляют сброс.
Таким образом, применяя функциональную развертку, можно реализовывать различные устройства для контроля параметров веществ материалов и изделий.
Можно значительно упростить устройство, если использовать свойства СИД работать в фотодиодном режиме [61]. В этом случае при двухволновой структурной схеме один и тот же СИД поочередно работает в режиме излучателя и в режиме фотоприемника. Схема такого устройства приведена на рис. 3.8 [62]. Генератор ГИ вырабатывает периодическую последовательность импульсов переменного тока. При положительном полупериоде вклю-3* 51
чается СИД{ (ток проходит через резистор Ru диоды СИД\ и VDi); СИД\ излучает на опорной длине волны. Это излучение проходит через контролируемый объект КО и диод СИД2, который работает в фотодиодном режиме, преобразуется в электрический сигнал, снимаемый с резистора R2. Этот сигнал подается на вход блока обработки фотоэлектрического сигнала.
При действии отрицательного полупериода ток протекает через резистор Ru диод VD2 и светоизлучающий диод СИД2, который излучает на измерительной длине волны. Излучение от СИД2 проходит через КО и СИД\, работающий в этот промежуток времени в фотодиодном режиме, преобразуется в электрический сигнал и далее с резистора R2 также подается на вход БОФС. В блоке БОФС реализуется отношение этих сигналов, которое пропорционально контролируемому параметру.
Из-за невысокой чувствительности СИД в фотопреобразова-тельном режиме это устройство обладает невысокой чувствительностью и может найти применение во влагометрии и колориметрии жидкостей.
В тех случаях, когда одной опорной длиной волны невозможно скомпенсировать влияние неинформативных параметров контролируемой среды, можно ввести еще одну опорную длину волны. В этом случае применяются три СИД, один из которых излучает на полосе поглощения контролируемых параметров, другой излучает на опорной длине волны и спектр излучения находится левее полосы поглощения, третий также излучает на опорной длине волны и спектр излучения находится правее от полосы поглощения.
На рис. 3.9 приведена структурная схема трехволнового устройства с двумя опорными каналами [60]. Как и в рассмотренных выше двухволновых устройствах, здесь используется принцип функциональной развертки. Оба опорных потока формируются по
VCf
-И-
ги
Ri
Ж,
RZ
КО
СИД,
ВОРС
сид^
Рис 3 8 Устройство для определения содержания одного вещества в другом
ГИ — генератор импульсов переменного тока; БОФС—блок обработки фотоэлектрического сигнала
Рис 3 9 Устройство для измерения влажности:
1 — задающий генератор, 2 — делитель частоты; 3, 4 — модуляторы спадающей и нарастающей экспонент соответственно, 5 — контролируемый объект; 6 — фотоприемник; 7, ./0 — дифференцирующие устройства; 8 — триггер; 9 — счетчик импульсов
