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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Integratore di fotocorrente in microsecondi con interruzione dell'integrazione con ritardo di fase. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / tecnologia a infrarossi Il circuito mostrato in figura 1 è un integratore di fotocorrente di microsecondi a due canali con un ritardo di fase della durata di integrazione, in altre parole, è un fotorilevatore ottico che consente di rilevare impulsi ottici stroboscopici di diversi duty cycle e durate da frazioni di microsecondi a decine di millisecondi senza regolare la durata del tempo di integrazione, poiché questo parametro dipende dalla fase del segnale di ingresso, seguita da un impulso di ripristino dell'integrazione.
Due canali di integrazione A1 e A2 sono necessari per la successiva elaborazione somma-differenza del segnale dall'uscita degli integratori. In questo circuito viene utilizzato un integratore di fotocorrente, il segnale di uscita dell'integratore è proporzionale all'area della sezione limitata dall'ampiezza della tensione e dall'asse del tempo, se il segnale di ingresso è corrente continua, quindi il segnale di uscita è un piano di tensione inclinato crescente (Fig. 2a). L'esatta integrazione analogica viene eseguita da OA A1 e A2 con OS capacitivo - C3 e C4. I componenti principali degli errori di integrazione sono dovuti alla tensione di polarizzazione zero Ucm e alle correnti di ingresso dell'amplificatore operazionale. Per eliminare quest'ultimo, è stato utilizzato un amplificatore operazionale come integratore con stadi di ingresso a transistor ad effetto di campo, poiché le loro porte praticamente non consumano corrente e l'intera fotocorrente generata dal fotodiodo PD1 e PD2 scorre attraverso le capacità di integrazione C3 e C4 Fig. 1 e la velocità di aumento della tensione di uscita è determinata dal valore della fotocorrente. La tensione di zero offset Ucm può provocare una deriva significativa della tensione di uscita e può causare un falso funzionamento del comparatore A3, che porterebbe ad un malfunzionamento del circuito. Pertanto, come integratore, è stato utilizzato un chip amplificatore operazionale di Texas Instruments OPA350, che ha un livello di offset zero del segnale di uscita di pochi millivolt e consente di regolare questo parametro utilizzando i potenziometri R7 e R8. Come è noto, la tensione di uscita dell'integratore raggiunta durante il processo di integrazione non si azzera al successivo segnale di ingresso zero, ma continua a rimanere ad un dato livello in assenza di fotocorrenti "parassite" in ingresso, altrimenti varia e raggiunge il valore massimo Uip. Per compensare le fotocorrenti in ingresso "parassite" che si verificano in assenza di un impulso stroboscopico, viene utilizzato un fotoaccoppiatore combinato, costituito da un fotodiodo collegato a polarità inversa e un LED - SD1, PD3 e SD2, PD4. La regolazione della compensazione viene effettuata dai potenziometri R1 e R2 fino a quando il segnale di uscita dell'integratore in assenza di un impulso di ingresso diventa una linea orizzontale o zero. Questo indica il corretto funzionamento dell'integratore, ma quest'ultimo rende praticamente impossibile integrare correttamente i segnali successivi, poiché le stesse condizioni iniziali sono richieste per misurare e confrontare gli impulsi ottici prima di integrarli. Per eliminare questo effetto, è necessario periodicamente "reimpostare" la tensione di uscita dell'integratore su Ucm. Nell'integratore per il "reset" vengono utilizzati i tasti di reset, il microcircuito DD1 di fig. 1. K176KT1 o K561KTZ, alla cui chiusura si scaricano le capacità C3 e C4 e la tensione di uscita scende alla tensione di polarizzazione zero. Qui, il "pulsante" di controllo è l'ingresso E1 ed E2. Nella modalità "reset" (l'interruttore è chiuso) vengono impostate le condizioni di integrazione iniziale. Tale contatto elettronico e il suo circuito di carico non sono collegati galvanicamente alla sorgente del segnale di controllo. Per generare un impulso di ripristino, viene utilizzato un circuito che contiene un chip comparatore A3, che funziona come segue. Dall'uscita 6 del primo integratore in Fig. 1. Il segnale viene inviato al comparatore, che viene attivato quando il segnale di riferimento e il segnale dall'uscita dell'integratore sono uguali, il cui livello è di 20 mV, fig. 2a e 2c, ed è regolato dal potenziometro R10. Pertanto, una significativa deriva dello zero del segnale di uscita dello stadio precedente dell'integratore provocherebbe un falso funzionamento del comparatore e un guasto del circuito. Il comparatore deve avere un guadagno infinitamente grande con una completa assenza di rumore nel segnale di ingresso e una piccola deriva pari a zero. Tale caratteristica può essere ottenuta utilizzando un amplificatore con un guadagno molto elevato, questi requisiti sono soddisfatti dall'amplificatore operazionale OPA350RA, che ha la capacità di funzionare da un'alimentazione unipolare. L'uscita è un segnale TTL. Successivamente, il segnale logico di uscita dal comparatore viene inviato al circuito per formare il ritardo di fase dell'impulso di ripristino dell'integratore, fig. 2b.
Poiché il ritardo dell'impulso di reset dell'integratore non dovrebbe dipendere dalla frequenza del segnale di ingresso, poiché i segnali stroboscopici che arrivano all'ingresso dell'integratore PD1 e PD2 hanno durate e duty cycle differenti, quindi, a formare il ritardo dell'impulso di reset , il chip DD2 del timer digitale KR1006VI1 è stato utilizzato per formare il ritardo di fase dell'impulso di ripristino. L'essenza del funzionamento del circuito è che il condensatore C13 viene caricato linearmente attraverso resistori collegati in serie R11 e R13, scaricati linearmente attraverso il resistore R13. Con l'arrivo di un segnale dal comparatore, inizia il processo di carica lineare del condensatore alla tensione Upor=1/2 Upit. Quando viene raggiunto questo valore, il condensatore inizia a scaricarsi linearmente, anche se è presente un segnale in ingresso. Quando il condensatore è scarico, all'uscita del microcircuito viene generato un segnale rettangolare; è questo segnale che è il segnale di ritardo di fase. Questo circuito genera un ritardo di fase φ e lavora stabilmente a 0<φ<180 gradi. Per aumentare la gamma di frequenza, la capacità del condensatore è meglio prendere 1 uF. La resistenza del resistore R11 nella maggior parte dei casi può essere presa pari a 100 kOhm. Lo sfasamento viene corretto con un potenziometro R13 ed è meglio scegliere un valore di 100 kOhm. Inoltre, sul fronte negativo dell'impulso proveniente dall'uscita del timer, viene avviato il multivibratore in attesa DD3. Utilizzando diversi valori degli elementi R12 e C11, è possibile impostare un altro tempo richiesto per il funzionamento del multivibratore. Il multivibratore genera un impulso della durata di 20 ms, fig. 2d, fornito agli ingressi di controllo degli interruttori elettronici E1 ed E2 del microcircuito DD1, deviando le capacità degli integratori C3 e C4 e ripristinando i segnali alle uscite di 6 integratori, creando così le condizioni iniziali per l'elaborazione dei successivi impulsi stroboscopici . Dalle uscite 6 vengono ricevuti i segnali degli integratori per la successiva elaborazione della differenza totale. Autore: Altair NTPC; Pubblicazione: cxem.net
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