Фотодатчик

O П И С А Н И Е 1ii!769740

ИЗОБРЕТЕНИ Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.08.78 (21) 2662763/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (-1)У К, з

Н ОЗК 17 78

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹Ъ 37 (53) УДК 621.374 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

Л. Н. Тетиор, М. А. Костенко и В. В. Волков (71) Заявитель (54) ФОТОДАТЧ И К

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в черной металлургии, может быть использовано, в частности, для индикации наличия нагретого металла в системах автоматизации прокатного и трубного производства.

Известен фотодатчик, содержащий фотодиод, подключенный ко входам усилителя переменного тока и к выходам прерывателя, а также формирователь, соединенный 10 через демодулятор с выходом усилителя (1).

У этого устройства низкие чувствительность и термостабильность.

Известен также фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подклю- 15 чен ко входу ключа, фотодиод, первый вывод которого через конденсатор соединен со входом усилителя, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора, и выходной усилитель (2).

Недостатками этого фотодатчика также являются низкие чувствительность и термостабильность.

Поставленная цель — повышение чувствительности и термостабильности — дости".ается тем, что в фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подключен ко входу ключа, фотодпод, первый вывод которого через конденсатор соединен с 30 пнвертпрующим входом операционного усилителя, непнвертпрующпй вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующпй через резистор соединен с его выходом, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора, и выходной усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и термостабпльности, первый вывод фотодиода через дополнительно введенный резистор, а второй вывод через ключ соединены с общей шиной; выход операционного усилителя через дополнительный конденсатор соединен со входом демодулятора.

На чертеже представлена схема фотодатчика.

Фотодатчик содержит ключ 1 на полевом транзисторе и последовательно с ним включенный фотодиод 2. Параллельно этой цепи подключен резистор 3. Фотодиод 2 через конденсатор 4 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 5, в цепь обратной связи которого включен резистор

6. Выход операционного усилителя 5 через конденсатор 7 подключен к входу демодулятора 8. Генератор 9 управляет работой ключа 1 и демодулятора 8. Выходной усилитель 10 подключен к выходу демодулятора 8.

769740 / ых

Заказ 2412/14 Изд. % 504 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» I èï0ãðàôHÿ, пв Озпуиова, 2

Работает уотодатчик следующим образом.

При работе модулятора на полевом транзисторе 1 фотодиод 2 может находиться в двух состояниях. Когда полевой транзистор 5 включен, фотодиод 2 находится в режиме, близком к короткому замыканию, так как при этом сопротивления транзистора 1 и конденсатора 4 на выбранной частоте модулятора малы, и входное сопротивление 10 усилителя 5 вследствие наличия обратной связи близко к нулю, Когда транзистор 1 выключен, его сопротивление составляет сотни мегом, и ток по цепи фотодиода 2 не протекает. Будем считать рабочим полупе- 15 риодом тот, в который транзистор 1 открыт.

Если фотодиод 2 не воспринимает излучение, ток в цепи полевой транзистор 1 — фотодиод 2 — конденсатор 4 не протекает, так как источников тока здесь нет, а напряжение U инверсного входа усилителя 5 близко к нулю.

Когда на фотодиод 2 попадает излучение, в рабочий полупериод фотоЭДС отсутствует, т. к. она зашунтирована между общим проводом и точкой А. В этом случае по цепи транзистор 1 — фотодиод 2 — конденсатор 4 протекает фототок 1ф.

Величина фототока 1ф пропорциональна попадающему на фотодиод световому пото- з0 ку и, как показали исследования, практически не зависит от температуры фотодиода.

После запирания транзистора 1 конденсатор 4 перезаряжается через резистор 3. З5

После включения транзистора начинается следующий рабочий полупериод.

Напряжение (амплитуда импульса) на входе усилителя 5 Ув = Ра.1ф, где Rq— номинал резистора 6.

Напряжение Ув далее демодулируется демодулятором 8, причем через конденсатор 7 проходит только переменная составляющая.

В отсутствие светового сигнала сигнал на 45 выходе фотодатчика отсутствует.

При наличии светового сигнала фотодиод является источником фотоЭДС; причем

4 величина фотоЭДС зависит от интенс»виосги светового сигнала. Прп этом, когда ключ 1 разомкнут, фотоЭДС не создает тока во входной цепи усилителя 5. В случае, когда ключ 1 замкнут, фотоЭДС создает ток во входной цепи усилителя 5, на выходе усилителя при этом будет напряжение

Uq = /ф Ра, где 1ф — ток во входной цепи усилителя 5, создаваемый фотоЭДС, R,— номинал резистора 6. Частота U5 равна шстоте генератора, а мплитуда пропорциональна величине светового сигнала. Полученный сигнал демодулируется и с помощью выходного усилителя преобразуется в стандартный перепад напряжения.

Экспериментальные данные подтверждают повышение чувствительности и термостабильности фотодатчика.

Формула изобретения

Фотодатчик, содержащий генератор, первый выход которого подключен ко входу ключа, фотодиод, первый вывод которого через конденсатор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующий через резистор соединен с его выходом, и последовательно соединенные демодулятор, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора, и выходной усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и термостабильности, первый вывод фотодиода через дополнительно введенный резистор, а второй вывод через ключ соединены с оощей шиной, выход операционного усилителя через дополнительный конденсатор соединен со входом демодулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР Хе 75995, кл. 7а 37/10, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Мю 544131, кл. Н ОЗК 17/78, 29,12.75 (прототип).