Фотодатчик

0 П И С А Н И Е 1111769740ИЗОБРЕТЕНИ ЯАВТОР ТВУ Соаз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ЛЪ (45) Дата опубликования описания 07.10,8 о делам изобретений н открытий(54) ФОТОДА юеез Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в черной металлургии, может быть использовано, в частности, для индикации наличия нагретого металла в системах автоматизации прокат ного и трубного производства.Известен фотодатчик, содержащий фото- диод, 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 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 вкл ченный фотодиод 2, Параллельно этой ц пи подключен резистор 3. Фотодиод 2 чер 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 ираж 9 каз 2412/14 Изд. М 5 Подписи НПО Поиск Гипографив, пв Оапуиова,3Работает уотодатчик следующим образом,При работе модулятора на полевом транзисторе 1 фотодиод 2 может находиться вдвух состояниях. Когда полевой транзистор 5включен, фотодиод 2 находится в режиме,близком к короткому замыканию, так какпри этом сопротивления транзистора 1 иконденсатора 4 на выбранной частоте модулятора малы, и входное сопротивление 1 Оусилителя 5 вследствие наличия обратнойсвязи близко к нулю, Когда транзистор 1выключен, его сопротивление составляетсотни мегом, и ток по цепи фотодиода 2 непротекает. Будем считать рабочим полупериодом тот, в который транзистор 1 открыт.Если фотодиод 2 не воспринимает излучение, ток в цепи полевой транзистор 1 - фотодиод 2 - конденсатор 4 не протекает, таккак источников тока здесь нет, а напряжение /А инверсного входа усилителя 5 близко к нулю,Когда на фотодиод 2 попадает излучение,в рабочий полупериод фотоЭДС отсутствует, т. к. она зашунтирована между общимпроводом и точкой А, В этом случае по цепи транзистор 1 - фотодиод 2 - конденсатор 4 протекает фототок 1 ф.Величина фототока 1 ф пропорциональнапопадающему на фотодиод световому пото- ЗОку и, как показали исследования, практически не зависит от температуры фотодиода.После запирания транзистора 1 конденсатор 4 перезаряжается через резистор 3,После включения транзистора начинаетсяследующий рабочий полупериод,Напряжение (амплитуда импульса) навходе усилителя 5 Ув = К 6 1 ф, где Л, -номинал резистора 6.40Напряжение Ув далее демодулируетсядемодулятором 8, причем через конденсатор7 проходит только переменная составляющая.В отсутствие светового сигнала сигнал на 45выходе фотодатчика отсутствует.При наличии светового сигнала фотодиод является источником фотоЭДС; причем 4величина фотоЭДС зависит от интенспвиосги 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 (/, = /ф Р 6, где 1 ф - ток во входной цепи усилителя 5, создаваемый фотоЭДС, Я, - номинал резистора 6. Частота У, равна частоте 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. Ф о р мул а 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и термостабильности, 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.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ГДР Мо 75995, кл. 7 а 37/10, опублик, 1970.2. Авторское свидетельство СССР Мо 544131, кл. Н ОЗК 17/78, 29,12.75 (прототип).