Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
С помощью рассмотренных излучателей могут проводится исследования импульсных и переходных характеристик фотоприемников при различных номиналах элементов схемы.
58
Рис. 4.12. Схема генератора стабильной амплитуды
о+50 8
-0+6 В
+12 в
Рис 4.13. Схема одного канала уровнемера:
D\ — одновибратор; D2 — элемент ИЛИ
При повышенных требованиях к линейности излучения можно использовать параметрическую линеаризацию выходной характеристики СИД [71].
Оптопару СИД — фотоприемник можно использовать для контроля уровня. Прибор контроля уровня жидкости содержит две пары элементов СИД — фототранзистор. Одна пара используется для контроля верхнего уровня, другая — нижнего [73]. Электрическая схема одного канала уровнемера приведена на рис. 4.13. Принцип действия прибора основан на том, что при уменьшении уровня жидкости на фототранзистор ФТ падает излучение от СИД. Срабатывает реле Р и включает соответствующий блок системы. Так автоматически регулируется уровень жидкости.
4.2. УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
Рассмотрим схемы, которые могут быть использованы при разработке влагомеров, газоанализаторов и других устройств.
На рис. 4.14 приведена электрическая схема прибора на СИД, работающих в импульсном режиме. Основными его узлами являются: задающий генератор на микросхемах Di—D3; формирователь импульсов необходимой длительности на микросхемах D*—
59
vn, дгго
-И
Рис. 4.14. Принципиальная схема прибора на светоизлучающих диодах, работающих в импульсном режиме питания
60
Z)6; формирователь импульса напряжения стабильной амплитуды на транзисторах VTi—VT4 и стабилитроне VD3; усилитель мощности на транзисторах V7s, УГ7 и VT6, VT8; блок обработки фотоэлектрического сигнала на микросхемах D7—Г)ю, полевом транзисторе VT9 и диодах VD5—VDS.
Работает схема следующим образом. Задающий генератор на микросхеме Dx вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов высокой частоты. Эти импульсы подаются на вход делителя частоты, выполненного на микросхемах D2, D%. Далее формируются импульсы необходимой скважности. С выхода формирователя импульсы подаются на вход формирователя импульсного напряжения стабильной амплитуды, равного напряжению стабилизации стабилитрона VDз, через усилители
тока (эмиттерные повторители) и токозадающие резисторы R20— i?22 подаются на СИД VD9 и VDw, излучающие на разных длинах волн.
Протекающие через СИД токи вызывают потоки излучения, которые направляются на контролируемый объект. Прошедшие через контролируемый объект и чередующиеся во времени потоки принимаются фотоприемником R3i. Электрические сигналы от обоих потоков усиливаются усилителем D7 и далее подаются на устройство, реализирующее отношение этих потоков (микросхемы D8—Dio, полевой транзистор УГ9 и диоды VDb—VD8). Выходной сигнал, пропорциональный отношению измерительного и опорного сигналов, подается на регистрирующий прибор или в систему автоматического регулирования. Прибор потребляет ток не более 0,2 А.
На рис. 4.15 приведена схема прибора иа СИД, работающих в функциональном режиме. В отличие от предыдущей схемы, здесь введен формирователь экспоненциального импульса, выполненный на транзисторе 1/Т6, резисторах Ri3, R14 и конденсаторе Сs, а на выходе фотоприемника включен усилитель на микросхемах D&, Dy. Задающий генератор выполнен на микросхеме типа К155ЛАЗ.
На светодиод VD& подается дискретно сформированный экспоненциальный ток, на VD-j — в противофазе импульсы тока с неизменной амплитудой. После прохождения через контролируемый объект потоки от обоих СИД принимаются фотоприемником, усиливаются усилителями D\, D2 и подаются на один из входов схемы совпадения, выполненной на микросхеме Da. На другой вход этой схемы подается сигнал от задающего генератора. До момента перемены фазы фотоэлектрического сигнала на выходе схемы совпадения появляются импульсы. Временной интервал от начала экспоненты до момента перемены фазы сигнала пропорционален отношению потоков измерительного и опорного СИД. Блок питания прибора выполнен на диодах В\—В3, стабилитронах VD3, VD4 и транзисторе VTw.
В рассмотренных схемах можно применять также МОП-микро-схемы и операционные усилители типа КД40УД1. Схемы могут
61
1, К155Л AS
Tin К1.Ч.5ТЙ1
И3,Лц. К155ИЕ2
? vr3, VBi+ КС 131
Рис. 4,15. Принципиальная схема прибора на светоизлучающих диодах, работающих в функциональном режиме питания
62
быть использованы при разработке цветомеров, влагомеров, различных устройств контроля и индикации.
Если для измерения использовать линзы и призмы, измерительная грань которых соприкасается с контролируемым веществом, то можно обеспечить высокую чувствительность, например, при измерении содержания одного вещества в другом, момента выпадания росы, влажности и т. п.
На рис. 4.16 приведена схема прибора с использованием линзы с нарушением принципа полного внутреннего отражения. Схема состоит из задающего генератора, выполненного на микросхеме Di, триггера со счетным входом D2, формирователей импульсов необходимой амплитуды на транзисторах VT\, VT2, усилителей мощности на транзисторах VT3, VT4 и VT4, VT&, измерительного и компенсационного СИД VD4 и VD3, фотодиодов VD5 и VD6 и блока усиления и обработки фотоэлектрического сигнала на микросхеме ?>3 и транзисторе VT7. Работает схема следующим образом. Задающий генератор вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой 8... 10 кГц. Эти импульсы подаются на вход триггера D2 и далее с двух противофазных выходов раздельно на входы формирователей VT\ и VT2. Сформированные прямоугольные импуль-
