Главная Преобразователи механических величин



Переключатель работает следующим образом. Переменное (импльсное) 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 / контролируемого напряжения источника 2, состоящий из трех последовательно соединенных резисторов. Средний резистор 3 делителя включен между входами логического элемента 4 типа НЕ и упра(ВЛяемого 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 прн поступлении на вход 1 они запускаются и начинают выдавать прерывистый сигнал с частотой следования 4 и 1 Гц соответственно, а при поступлении О выдают 1.

Питание логических элементов и генераторов может осуществляться от контролируемого аккумулятора. Для этого в индикаторе могут быть использованы микросхемы серии К511 или К561, 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 11 и 14 В соответственно. При этом индикатор работает следующим образом. Если в точках А я Б делителя О, 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 И В.

"L

-+-6

Рис. 2,3. Схема трехуровневого индикатора напряжения



Если в точках А и Б соответственно / и О, 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 И ... 14 В.

Если в точках Л и £ делителя 1 установлена 1, то генератор 5 возбужден, .а 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 ], можно устанавливать трамбуемые 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, илн 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-

-.с 3 Р

Рис. 2.4. Схема генератора пилообразного напряжения

Рис. 2.5. Схема генератора пилообразного напряжения с отрицательной обратной



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.

Линейность можно значительно повысить, применяя отрицательную связь (ООС). На рис. 2.5 приведена схема генератора пилообразного напряжения с ООС. Ток в цепи основного светоиз-лучившего диода СИДц подключенного к выходу усилителя 2, можно представить в виде суммы токов:

сд ~-с-доЬ ФД2 (2 2)«

где /с.до - постоянная составляющая тока СИД; /фд2 - ток дополнительного фотодиода.

Учитывая, что дополнительный фотодиод оптически связан с дополнительным светоизлучающим диодом СДг, который подключен через усилитель мощности 1 к выходу генератора, предыдущее равенство можно записать в виде

/с.д1 =/с.до +/"«вых. (2.3>

где т - коэффициент преобразования выходного напряжения в-ток СИДь

С учетом равенства (2.2), которое нетрудно подобрать экспериментально:

lm= ++Сс.д2, (2.4).

где Kl - коэффициент передачи оптопары; Ry, Rp - эквивалентные сопротивления управляемого ключа 3, получим напряжение-на конденсаторе С

ис = 1с-Д0 + °с.д2п (2.5>

где Un - напряжение питания; С - емкость конденсатора.

Используя обратные связи с фотодиодными и фоторезисторны-ми фотоприемниками, можно получить широкий класс степенных, функций [23].

Основными элементами автоколебательных импульсных схем являются конденсаторы, с помощью которых задается необходимая частота повторения импульсов. Для получения импульсов низкой частоты необходимы большие емкости. Увеличение емкости приводит к увеличению габаритов генератора. Получить периодическую последовательность прямоугольных импульсов можно, используя пары СИД - фотоприемник с включением в частотозада-ющую цепь.

На рис. 2.6. приведена схема [25] безреактивного оптоэлект-ронного мультивибратора. При подключении генератора к источ-



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


0.0105