Главная Преобразователи механических величин



рактер, то температурную нестабильность лучше характеризовать графическим способом.

Для применения СИД в различных устройствах необходимы сведения об их основных характеристиках и параметрах. Выбор необходимого излучателя производится по конкретным требованиям, предъявляемым к устройству, в котором предполагается использовать СИД. Затем приступают к выбору режима питания и варианта включения.

1.2. РЕЖИМЫ ПИТАНИЯ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ

Питание СИД осуществляется в различных режимах: постоянным током, в импульсном режиме и функциональном режиме (например, питание током, сформированным по экспоненте). В табл. 1.3. приведены эти режимы, их временные диаграммы и математическое представление.

Рассмотрим в отдельности каждый режим.

Режим питания постоянным током является наиболее простым, так как для его осуществления не требуются специальные устройства (генераторы), СИД подключаются к источнику питания через токозадающий резистор. Сопротивление этого резистора определяется из выражения

Таблица 1.3

Режим питания

Схема включения

Временнйе диаграммы

Математическое представление сигнала

Постоянным током

Ф(0=/С/о = Фо

Импульсный

Ф(0 =

о при «О, Фо при Oifi, ,0 прн t-tn

Экспоненциаль- -, Cj \) ный 5Р?Н W


Примечание; ЗГ - задающий генератор, БФР - блок функциональной развертки.



где £/а - напряжение источника питания; £/о.д-падение напряжения на СИД, значение которого от 1,0 до 2,2 В; /н - номинальный ток СИД.

Этот режим питания наиболее приемлем для одноканальных оптоэлектрон-ных измерительных преобразователей с модуляцией сигнала в оптическом канале (например, для подсчета штучной продукции, измерения плотности ткани по« утку и т. п.).

Импульсный рел<им питания имеет ряд преимуществ по сравнению с режимом питания постоянным током. Если СИД применяются в двухволновых устройствах, то этот режим обеспечивает временное разделение потоков и, следовательно, применяется один фотопрнемник со спектральной характеристикой, чувствительной к обоим потокам. Упрощаются процесс усиления и обработка, сигнала по сравнению с первым режимом. Уменьшается энергопотребление, что-крайне необходимо при разработке приборов с автономным питанием. Мощность рассеяния на СИД можно определить с учетом линейной аппроксимации ВАХ по следующей формуле;

где /сд -ток через С.ИД; /-д - динамическое сопротивление СИД; f/с.д -напряжение отсечки.

Эффективное значение тока

/эф = и У Q. вде /и - импульсный ток; Q - скважность.

Отсюда максимально допустимое значение тока

где ta - длительность импульса; Т - длительность паузы.

Следовательно, для получения необходимой мощности излучения необходи!-мо уменьшать длительность импульса и увеличивать паузы между импульсами. Однако следует отметить, что длительность импульсов тока ограничена быстродействием фотоприемника. Если фотопроводимость (фототок) успевает устанО виться за (3... 4) Тф, то

<иХЗ... 4) Тф,

где Тф-постоянная времени фотоприемника.

Подбирая необходимую скважность, можно обеспечивать достаточно высокую мощность излучения, на один-два порядка превышающую номинальную! мощность излучения СИД.

Третий режим питания - функциональный. Его преимуществом является интенсификация выполняемых математических операций, и в случае применения а устройствах контроля обеспечивается линеаризация передаточной (градуировоч-ной) характеристики устройства с одновременным упрощением всего устройства и повышением точности.

При питании СИД током, изменяющимся по экспоненциальному закону,, дначеиие максимально допустимого тока определяется из выражения

где а=1/тэ; Тэ - постоянная времени экспонеициального тока; Т - время измерения, равное длительности экспоненциального импульса.



Увеличения мощности излучения СИД при экспоненциальной развертке можно достичь уменьшением постоянной времени, длительности экспоненты и увеличением начального максимального значения тока СИД. Однако уменьшение постоянной времени приводит к снижению чувствительности и увеличению погрешности измерения. Дальнейшее увеличение мощности излучения можно достичь, применив режим дискретного функционального питания. При этом максимально допустимый ток через СИД

Рассмотрим схемы включения светоизлучающих диодов. На рис. 1.8 приведены схемы включения с одним СИД.

Для схемы (рис. 1.8,а) значение тока /сд, протекающего через СИД, зависит от сопротивления i?h, напряжения питания f/n и падения напрял<ения на СИД:

Для схемы на рис. 1.8,6 входное напряжение иъ-иъы-и, а ток

/с.д = /з.(1+Р)±.

где /?вх, Гвх - входное сопротивление каскада и транзистора соответственно; Гд - динамическое сопротивление СИД; р - коэффициент усиления тока.

Если считать, что ЯъкГвх, а Гд<С-в, что легко обеспечить при иитании большим напряжением, то получим


СИД (ф

(it) cm

Рис. 1.8. Схемы включения светоизлучающих диодов



0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25


0.0147