Exact senzor foto

Fotografie precisă.

Este dificil să se indice acele domenii de tehnologie, oriunde se utilizează diferite tipuri de fotosensori fără contact. Acestea sunt opriri automate, senzori-indicatori, alarme, contoare de parametri tehnologici, contoare de impulsuri etc.







După cum arată practica, utilizarea senzorilor foto ca senzori pentru poziția obiectelor în mișcare impune cerințe mai mari privind precizia senzorului. De exemplu, precizia senzorului de poziție inițială - coordonatele "zero" - mecanismul de alimentare al mașinii cu control software afectează în mod semnificativ calitatea piesei de prelucrat.

Studii de diferite soluții de circuit photosensors arătat că cel mai mare impact asupra preciziei photosensors are o încălzire locală a elementelor sensibile la lumină - o fotodiodă și circuit amplificator elemente - tranzistori, chips-uri. La fel de important este designul senzorului. De regulă, fotosenzorii de înaltă precizie își asumă termostatul părții electronice a senzorului și răcirea forțată a fotodiodului.

Senzorul de fotografie oferit în atenția cititorilor este destinat pentru o determinare precisă a poziției inițiale sau a oricărei alte poziții fixe a obiectului în mișcare. Punctul de poziționare specificat este înregistrat de un senzor foto cu o eroare maximă de 0,01 mm. Acest lucru sa datorat unei reduceri semnificative a consumului curent al fotosensorului (și, prin urmare, încălzirea acestuia) în comparație cu schemele cunoscute (1, 2). Simplitatea realizării circuitului și fiabilitatea ridicată a senzorului permit să se recomande utilizarea acestuia în toate dispozitivele menționate mai sus.

Elementele principale ale senzorului sunt fotodiodul VD2 și elementul logic DD1.1 (figura 1).

Exact senzor foto

Dacă declanșatorul, conectat mecanic la obiect mobil, radiația LED se suprapune VD1, VD2 apoi stocate în modul fotodiodă fotogeneratornom. Astfel generează la ieșirile sale electromotoare negative despre - V. Deoarece rezistorul R2 are o rezistență mare (1 M), tensiunea de ieșire a invertorului 3 DD 1.1 corespunde unui nivel logic ridicat (0,2 0,4.). Când întunecare obturator DD1.1 VD2 ieșire element de fotodiodă merge la o logică 0. Acest lucru se datorează faptului că rezistența la VD2 întunecată a fotodiodei este foarte mare (aproximativ 10 MW).

Utilizare ca un corp de ranforsare a structurii CMOS cip permis să aducă consumul de curent fotosensibil (desigur, fără curentul de sarcină și LED-ul) la nanoampernogo nivel. În consecință, fenomenele de fluctuație în cristalele fotodiodă și microcircuitele cauzate de încălzirea internă sunt minime. Acest lucru explică precizia ridicată a fotosensorului.

Elementele DD1.3 și DD1.4 formează un declanșator RS, care permite fixarea punctului de poziționare al senzorului atunci când obturatorul "scutură", blocând fluxul de lumină. Elementul DD1.2 efectuează funcția de inversare a semnalelor aplicate la intrările declanșatorului. Elementul de ieșire al senzorului este tranzistorul VT1, la colectorul căruia sunt conectate sarcinile (de exemplu, diodele afișate cu o linie întreruptă).







Pentru a îmbunătăți imunitatea la zgomot și senzor de claritate, are loc la un nivel foarte scăzut în mișcare timp de expunere (5 mm / min) și la ridicat vibrația poate fi utilizată în conformitate cu schema senzorului prezentat în Fig. 2.

Exact senzor foto

Fig. 2. Schema unui senzor foto rezistent la interferențe

Acest circuit este echipat cu un declanșator Schmitt (DD 1.1, DD1.2), a cărui buclă de histerezis poate fi reglată cu ajutorul rezistențelor R4, R5.

Să luăm în considerare funcționarea senzorului așa cum se arată în Fig. 2, în ciclul de apropiere și ieșire al cortinei, supus vibrațiilor, la punctul de poziționare predeterminat. În acest caz, forma de undă din punctul A poate varia de-a lungul curbei prezentate în fig. 3, c.

Exact senzor foto

Fig. 3. Grafice ale funcționării unui senzor foto rezistent la interferențe: 1 - buclă de histerezis a declanșatorului; 2 - semnal la ieșirea senzorului; 3 - semnalul de intrare.

La ora l1 (punctul 1), declanșatorul Schmitt va trece la un nivel logic ridicat. În ciuda faptului că semnalul de la punctul A la momente ulterioare pot deveni oarecum sub nivelul călătorie inițial (de exemplu, punctul 3), un declanșator Schmitt, datorită prezenței buclei histerezis (Fig. 3a) nu va reveni în poziția sa inițială. Întoarcerea la starea "zero" va avea loc numai când semnalul de la punctul A atinge un anumit nivel, așa-numitul punct de declanșare (punctul 2).

Semnalul de ieșire al senzorului este ilustrat de graficul din Fig. 3, b.

Lățimea necesară a buclăi de histereză poate fi calculată prin următoarea expresie:

Exact senzor foto

Dacă polaritatea semnalului de ieșire al senzorului este schimbată, în funcție de algoritmul de funcționare a acestuia, este necesar să comutați rezistența R3 de la punctul B la punctul C al flip-flop-ului RS.

Dacă a existat necesitatea ajustării punctului de preluare în câteva micrometri, nodul de intrare al senzorului poate fi executat conform uneia dintre circuitele din Fig. 4.

Exact senzor foto

Fig. 4. Scheme de control pentru punctul de declanșare a celulei fotocelulelor: a - pe elementul NAND; b - pe elemente sau -NU

Elementul de reglare aici este un rezistor variabil R.

Dacă fotodiodul VD2 este situat la o distanță mai mare de 0,5 m de circuitul electronic al senzorului, atunci circuitul și conexiunea fotodiodă trebuie realizate cu un fir ecranat. În acest caz, utilizarea unui filtru RC în circuitul de semnal, care este selectat experimental, va contribui, de asemenea, la creșterea imunității sonore a senzorului.

Creșteți acuratețea funcționării senzorului prin reducerea zonei regiunii fotosensibile a fotodiodului VD2. Pentru a face acest lucru, este acoperit cu un capac metalic cu un orificiu de 0,5. 1,0 mm2

În loc de chips-uri K176, puteți utiliza cipurile K564 sau K561.

Senzorul descris rămâne activ cu modificări ale tensiunii de alimentare de la 4 la 9 V. În unele cazuri este necesar doar selectarea unei rezistențe R1 care determină curentul LED-ului VD1.

literatură
1. Margolin Sh.M. Precizie de oprire a acționărilor electrice - M. Energoatomizdat, 1984, 104 s, bolnav.
2. Yurik V. Rivkin A. Contor electronic al benzii magnetice.-ВРЛ, № 67.
3. Goroshkov, B. I. Dispozitive radio-electronice: Manual .- M. Radio și comunicare, 1984, 400 s, bolnav.
[email protected]







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: