Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4 16. Схема прибора, использующего эффект нарушения полного внутреи* него отражения
63
сы через усилители мощности VT3, VT5 и Vl\, VT6 и токозадающие резисторы R8, Ru подаются на СИД измерительного и опорного каналов. Протекающие через СИД токи вызывают потоки излучения. Поток излучения измерительного СИД фокусируется на измерительную поверхность сферической линзы и через световод одновременно подается на компенсационный фотодиод VD6. Излучение компенсационного СИД VD4 через световоды одновременно подается на оба фотоприемника.
На рис. 4.17 приведена конструкция датчика прибора. Фотодиоды измерительного и компенсационного каналов включены последовательно. В первый момент, когда значение контролируемого параметра минимально или равно нулю, поворотом ручек резисторов R8 и Ru устанавливают сигнал, равный нулю. При наличии контролируемого вещества изменится поток, отраженный от измерительной поверхности линзы. Появится сигнал рассогласования, который через разделительный конденсатор Сз подается на вход усилителя D3.
Такая схема включения СИД и фотоприемников позволяет исключить их временную и температурную нестабильность. Параметры этих приборов должны быть приблизительно одинаковыми.
Сигнал рассогласования, пропорциональный значению контролируемого параметра, после усиления интегрируется; по углу отклонения стрелки прибора ИП определяют значение контролируемого параметра.
В зависимости от назначения и вида контролируемого параметра в схеме можно использовать различные СИД и фотоприемники. Наиболее целесообразно использование рассмотренной схемы для контроля качественных и количественных параметров жидкостей. На базе этой схемы разработан влагомер, погрешность измерения которого не превышала 1%.
При невысоких требованиях к устройствам контроля можно использовать простую схему оптоэлектронного двухволнового генератора, схема которой приведена на рис. 4.18. Принцип действия генератора основан на использовании в цепи обратной связи фоторезистора, оптически связанного через контролируемую среду с СИД, включенным встречно-параллельно на выходе генератора.
Рис. 4.17. Конструкция датчика:
/ — сферическая лииза; 2, 4, 8, 9 — светоизлучающие диоды; 3, ]0 — корпуса; 5 —лииза; 6, 7 — фотодиоды; И — направляющая планка для установки угла падения и приема излучения; 12—основание датчика; 13 — контролируемый объект
64
Re 10 К Rg 1M
Rs ZOO к
Рис. 4.18. Схема он н!^»ктрэнного двухволнового генератора
В отсутствие контролируемого вещества (газ, дым и т. п.) поворотом ручек переменных резисторов Ru R2 и подбором делителя R4R5 на выходе усилителя устанавливают равенство длительностей импульсов положительной и обратной полярностей. При наличии контролируемого вещества изменяется длительность импульса одной полярности. Длительность импульса другой полярности зависит от значений неинформативных параметров, так как длина волны этого СИД лежит вне полосы поглощения контролируемым параметром.
Таким образом, генератор непрерывно вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов разной полярности. Длительность импульса одной полярности, например положительной, зависит от контролируемого параметра, а длительность импульса отрицательной полярности зависит от неинформативных параметров (например, при контроле загазованности, загрязнений и т. п.). Следует отметить, что при изменении фоновой засветки и температуры изменяется лишь частота повторения импульсов генератора, а отношение длительностей импульсов положительной и отрицательной полярностей зависит только от значения контролируемого параметра.
Для реализации отношения длительностей этих импульсов на выход микросхемы D\ подключено устройство, выполненное на полевом транзисторе VT\ и операционном усилителе D2. Разделение импульсов отрицательной и положительной полярностей осуществляется диодами VD3 и VDn. Далее разделенные импульсы интегрируются цепочками ReC2 и R7C3. Значение контролируемого параметра регистрируется измерительным прибором ИП.
Тип СИД выбирается в зависимости от вида контролируемого параметра по спектральным характеристикам. Зная спектры излучения СИД, выбирают фотоприемник, чувствительный к потокам излучения обоих СИД.
65
4 3. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ
НА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДАХ
Повышение чувствительности и избирательности устройств контроля на светоизлучающих диодах возможно при максимальном согласовании спектральных характеристик контролируемой среды (вещества) фотоприемника и светоизлучающего диода.
Пусть имеется источник распределения интенсивности излучения источника по спектру в виде / (Л). В этом распределении можно выделить некоторую монохроматическую составляющую f(X)dX для интервала 6Х, а для некоторой произвольной точки спектра
с длиной волны X' будем иметь распределение вида а (А/—X)f(X)dX. Другие монохроматические составляющие также дадут соответствующий вклад в общую интенсивность в точке X'. Тогда наблюдаемое распределение интенсивности по спектру определяется интегралом
Ф (Я) = +fa 1) f (К) dX.
