Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 2.2 приведена схема бесконтактного переключателя [18], который содержит корпус 1 из светонепроницаемого материала, СИД 2, фототранзистор 3, призму 4 из оптически прозрачного материала, электропроводящее зеркальное покрытие 5, электрически связанное с дополнительным контактом 6, генератор 7, формирователь 8.
Ю
Рис. 2.2. Конструкция (а) и схема (б) оптоэлектронного сенсорного переключателя
20
Переключатель работает следующим образом. Переменное (импульсное) напряжение от генератора подается на СИД и через конденсатор на электропроводящее зеркальное покрытие 6, электрически связанное с базой фототранзистора; при этом поток света от СИД распространяется в призме, претерпевая полное внутреннее отражение.
При касании поверхности призмы нарушаются условия полного внутреннего отражения на границе раздела (призма—’воздух), световой поток уменьшается, что приводит к запиранию фототранзистора. Одновременно образуется емкость между электропроводящим покрытием и диэлектриком, которым является оптически прозрачный материал призмы 4. Емкость шунтирует переменное напряжение, поступающее на базу фототранзистора, что приводит к запиранию последнего. Такое резервирование каналов позволяет увеличить глубину модуляции.
На рис. 2.3 приведена схема, являющаяся примером использования СИД в индикаторах напряжения аккумуляторов '[20]. В состав индикатора входит делитель 1 контролируемого напряжения источника 2, состоящий из трех последовательно соединенных резисторов. Средний резистор 3 делителя включен между входами логического элемента 4 типа НЕ и управляемого генератора 5, причем выход элемента 4 подключен к входу другого управляемого генератора 6, а выходы генераторов соединены с входами логического элемента 7 типа И — НЕ, к выходу которого подключен светоизлучающий диод СД.
Управляемые генераторы 5 и 6 выполнены так, что при поступлении на вход 1 они запускаются и начинают выдавать прерывистый сигнал с частотой следования 4 и 1 Гц соответственно, а при поступлении 0 выдают 1.
Питание логических элементов и генераторов может осуществляться от контролируемого аккумулятора. Для этого в индикаторе могут быть использованы микросхемы серии К.511 или К-561, имеющие диапазоны питающих напряжений 10,8 ...22 и 3... 15 В соответственно.
Предположим, что делитель напряжения 1 настроен так, что на его выводах А и Б потенциалы превышают входное пороговое напряжение переключения логических элементов при превышении напряжения аккумулятора 1|1 и 14 В соответственно. При этом индикатор работает следующим образом. Если в точках А и Б делителя 0, то генератор 6 возбужден, а генератор 5 остановлен и 1 с его выхода разрешается прохождение импульсов генератора 6 через элемент 7 на СИД, который выдает прерывистый световой сигнал с пониженной частотой следования 1 Гц, что сигнализирует о уменьшении контролируемого напряжения ниже уровня 11 В.
Рис. 2.3. Схема трехуровневого индикатора напряжения
21
Если в точках А и Б соответственно / и 0, то генераторы 5 и б остановлены и сигналы 1 с их выходов отпирают логический элемент 7. При этом СИД включен непрерывно, что свидетельствует о том, что контролируемое напряжение находится в диапазоне 11 ... 14 В.
Если в точках Л и ? делителя 1 установлена 1, то генератор 5 возбужден, я генератор 6 остановлен и СИД выдает прерывистый световой сигнал с повышенной частотой следования 4 Гц, что сигнализирует о превышении контролируемого напряжения уровня 14 В.
Изменяя сопротивления резисторов делителя 1, можно устанавливать требуемые пороги контролируемых напряжений.
Таким образом, устройство позволяет производить трехуровневую индикацию напряжения аккумулятора с помощью одного элемента сигнализации за счет использования его состояний «Прерывисто с малой частотой» (1 Гц), «Включено» и «Прерывисто с большой частотой» (4 Гц).
2.2. ИМПУЛЬСНЫЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Использование СИД в импульсных устройствах позволяет значительно упростить различные схемы автоматики. Широко известные оптоэлектронные пары СИД — фоторезистор, или •СИД — фотодиод, или СИД — фототранзистор уже сами по себе могут быть использованы как элементарные ключевые схемы [1, 21, 45]. В устройствах, где используются обычные полупроводниковые диоды, удобно заменить их СИД. При этом можно осуществить дополнительную оптическую связь в схеме или индикацию.
На основе элементов СИД — фотоприемник можно создавать генераторы и формирователи импульсов различной формы [23]. Наиболее часто используются генераторы пилообразного напряжения. Получить импульсы пилообразного напряжения можно с помощью RC-цепи, но при этом трудно обеспечить заданную линейность. Линеаризацию выходного пилообразного напряжения можно осуществить параметрическим методом и с помощью обратных связей.
Параметрическая линеаризация осуществляется за счет разряда (или заряда) хронирующего конденсатора через токостаби-
о
о
Рис. 2.4. Схема генератора пилообразного напряжения
Рис. 2.5. Схема генератора пилообразного напряжения с отрицательной обратной связью
22
лизирующий двухполюсник, в качестве которого можно использовать фотодиод. На рис. 2.4 приведена схема генератора пилооб-разного напряжения с параметрической стабилизацией через то-костабилизирующий фотодиод, оптически связанной с СИД. Основными недостатками этой схемы являются низкая экономичность и нелинейность сформированного пилообразного напряжения.
