Pontos fotóérzékelő
Pontos fényérzékelő.
Nehéz feltüntetni azokat a technológiai területeket, ahol különböző érintésmentes fényérzékelőket használnak. Ezek automatikus leállások, szenzor-indikátorok, riasztások, technológiai paraméterek mérői, impulzusszámlálók stb.
Amint azt a gyakorlat mutatja, a mozgóképek helyzetét érzékelő szenzorok használata nagyobb követelményeket támaszt az érzékelő pontosságával szemben. Például az otthoni helyzetérzékelő - "nulla" koordináták pontossága - a gép vezérlési mechanizmusa jelentősen befolyásolja a munkadarab minőségét.
Tanulmányok a különböző áramköri megoldások fényérzékelők mutatja, hogy a legnagyobb hatással a pontossága a fényérzékelők egy helyi felmelegedés a fényérzékeny elemek - fotodióda és erősítő áramköri elemek - tranzisztorok, chipek. Ugyanilyen fontos az érzékelő kialakítása. A nagy pontosságú fényérzékelők általában feltételezik az érzékelő elektronikus részének termosztatizálását és a fénydióda kényszerhűtését.
Az olvasók figyelmének felkínált fotóérzékelője a mozgó tárgy kezdeti vagy bármely más rögzített helyzetének pontos meghatározására szolgál. A meghatározott pozicionálási pontot egy fényképérzékelő rögzíti, amelynek legnagyobb hibája 0,01 mm. Ezt a fényérzékelő áramfelvételének (és ennek következtében annak melegítésének) jelentős csökkenése miatt sikerült elérni az ismert sémákhoz képest (1,2). Az áramkör megvalósításának egyszerűsége és az érzékelő nagy megbízhatósága lehetővé teszi, hogy az összes fent említett készülékben ajánlott használni.
Az érzékelő fő elemei a VD2 fotodióda és a DD1.1 logikai elem (1.
Ha a mozgó objektumhoz mechanikusan csatlakoztatott zár nem blokkolja a VD1 LED sugárzását, akkor a VD2 fotodióda fotogenerátor üzemmódban van. Így generál a kimenetein olyan negatív EMF körülbelül - (. 0,2 0,4) V. Mivel a R2 ellenállás egy nagy ellenállás (1 M), a kimeneti feszültség az inverter 3 DD 1.1 felel meg a magas logikai szinten. Amikor sötétedő redőny DD1.1 VD2 fotodióda elem kimenete megy a logikai 0 Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a VD2 sötét ellenállása fotodióda nagyon nagy (kb. 10 MW).
A CMOS chip mint amplifikáló elem használata lehetővé tette, hogy a fényérzékelő fogyasztott áramát (természetesen terhelésáram és LED nélkül) a nanoampere szintjéhez hozzák. Ennek következtében a fotodiódakristályokban és a mikrofúvókban a belső fűtés által okozott ingadozási jelenségek minimálisak. Ez magyarázza a fényérzékelő nagy pontosságát.
Elements DD1.3 és DD1.4 formában RS flip-flop, amely lehetővé teszi, hogy rögzítse az érzékelő a ponton pozicionáló „jitter” függöny átfedő a fényáramot. A DD1.2 elem végrehajtja a trigger aktiválásához alkalmazott jelek invertálásának funkcióját. Az érzékelő kimeneti eleme a VT1 tranzisztor, amelynek a kollektorhoz a terhelések vannak csatlakoztatva (például a szaggatott vonallal jelölt diódák).
Javítása zaj immunitást és egyértelműség érzékelő történik nagyon alacsony sebességgel mozgó exponáló (5 mm / perc) és magas rezgés lehet használni séma szerint szenzor ábrán látható. 2.
Ábra. 2. Az interferencia-álló fotóérzékelő sémája
Ez az áramkör Schmitt triggerrel (DD 1.1, DD1.2) rendelkezik, amelynek hiszterézis hurokja az R4, R5 ellenállások segítségével állítható be.
Vegyük figyelembe az érzékelő működését, ahogy az a 2. ábrán látható. 2. ábra, a függöny megközelítési és kilépési ciklusán, rezgéseknek kitéve, az előre meghatározott pozicionálási pontra. Ebben az esetben az A pontban lévő hullámforma az 1. ábrán látható görbe mentén változhat. 3, c.
Ábra. 3. Az interferencia-ellenálló fotoérzékelő működésének grafikonjai: 1 - a ravaszt hiszterézis hurokja; 2 - jel az érzékelő kimenetén; 3 - a bemeneti jel.
Az l1 időpontban (1. pont) a Schmitt trigger nagy logikai szintre vált. Annak ellenére, hogy a jel a pont a későbbi idők válhatnak kissé alatt a kezdeti út szintje (például, 3. pont), a Schmitt-trigger, jelenléte miatt a hiszterézis hurok (ábra. 3a) nem fog visszatérni az eredeti helyzetébe. Visszatérés a "nulla" állapotba csak akkor következik be, ha az A pontban lévő jel egy bizonyos szintet ér el, az úgynevezett útpontot (2. pont).
Az érzékelő kimenőjelét a 2. ábrán látható ábra szemlélteti. 3, b.
A hiszterézis hurok kívánt szélességét a következő kifejezéssel lehet kiszámítani:
Ha az érzékelő kimeneti jelének polaritása megváltozik, a működésének algoritmustól függően az R3 ellenállást a B pontból az RS-flip-flop C pontjába kell kapcsolni.
Ha szükségessé vált a felszedési pont néhány mikrométeren belüli beállítása, az érzékelő bemeneti csomópontja az 1. ábrán látható egyik áramkörnek megfelelően hajtható végre. 4.
Ábra. 4. A fotocella indítópontjának vezérlési rendszerei: a - a NAND elemen; b - az OR-NOT elemeken
A beállító elem itt változó ellenállás R.
Ha a VD2 fotodióda az érzékelő elektronikus áramkörétől 0,5 m-nél nagyobb távolságban helyezkedik el, akkor az áramkört és a fotodiódacsatlakozást árnyékolt vezetékkel kell ellátni. Ebben az esetben az RC szűrő használata a kísérletileg kiválasztott jeláramkörben szintén hozzájárul az érzékelő zajminőségének növekedéséhez.
Növelje az érzékelő működésének pontosságát a VD2 fotodióda fényérzékeny régiójának területének csökkentésével. Ehhez 0,5 mm lyukú fém kupakkal van borítva. 1,0 mm2
K176 chipek helyett K564 vagy K561 chipeket használhat.
A leírt érzékelő továbbra is működtethető a tápfeszültség 4 és 9 V közötti változásával. Bizonyos esetekben csak egy R1 ellenállást kell választani, amely meghatározza a VD1 LED áramát.
irodalom
1. Margolin Sh.M. Az elektromos hajtások pontos megállítása - M. Energoatomizdat, 1984, 104 s, ill.
2. Yurik V. Rivkin A. A mágneses szalag elektronikus számlálója.-ВРЛ, № 67.
3. Goroshkov, B. I. Rádió-elektronikai eszközök: Kézikönyv .- M. Radio and communication, 1984, 400 s, ill.
[email protected]