Фотодатчик

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации световых потоков большой интенсивности в устройствах автоматики и радиотелеметрических системах. Целью изобретения является повышение точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровня освещенности . Фотодатчик содержит фотодиод 1, гальванически соединенный с модулирующим LC-генератором, фильтрующий конденсатор 2, туннельный диод 3, разделительный конденсатор 4, фотоварикап 5, выполненный в виде фотодиодного элемента, конденсатор колебательного контура 6, согласующий трансформатор 7, первичная обмотка которого образует индуктивность колебательного контура модулирующего генератора, а вторичная выходная обмотка соединена последовательно с дополнительным фотодиодом 8, радиопередающий LC-генератор, содержащий шунтирующий конденсатор 9, туннельный диод 10, конденсатор 11, индуктивность 12 и антенну 13, подключенную к схеме фотодатчика через разделительный конденсатор 14. Дополнительный 1 и основной 8 фотодиоды, включенные в фотогальвачическом режиме, воспринимают регистрируемый световой поток и являются источниками питания для модулирующего и радиопередающего LC-генераторов, которые выполнены на базе включенных последовательно с фотодиодами туннельных диэдов 3 и 10 соответственно . 1 ил. ON/ (Л о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 J 1/44

ГОСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800066/25 (22) 06.03.90 (46) 15.12.91, Бюл, М 46 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) И,M.ËèòeèíoB (53) 621.383(088.8) (56) Конев Ю.И. Электронная техника в автоматике. — М,: Сов, радио, 1977, вып. 9, с.

262-265, Авторское свидетельство СССРМ 439031, кл, Н 01 J 9/06, 1974, (54) ФОТОДАТ4И К (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации световых потоков большой интенсивности в устройствах автоматики и радиотелеметрических системах. Целью изобретения является повышение точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровня освещенности. Фотодатчик содержит фотодиод 1, гал ьванически соединенный с модулирующим

„„SU ÄÄ 1698653 А1 С-генератором, фильтрующий конденсатор 2, туннельный диод 3. разделительный конденсатор 4, фотоварикап 5, выполненный в. виде фотодиодного элемента, конденсатор колебательного контура 6, согласующий трансформатор 7, первичная обмотка которого образует индуктивность колебательного контура модулирующего генератора, а вторичная выходная обмотка соединена последовательно с дополнительным фотодиодом 8, радиопередающий 1 С-генератор, содержащий шунтирующий конденсатор 9, туннельный диод 10, конденсатор 11, ийдуктивность 12 и антенну 13, подключенную к схеме фотодатчика через разделительный конденсатор 14. Дополнительный 1 и основной 8 фотодиоды, включенные в фотогальваническом режиме, воспринимают регистрируемый световой поток и являются источниками питания для модулирующего и радиопередающего LC-генераторов, которые выполнены на базе включенных последовательно с фотодиодами туннельных диодов 3 и 10 соответственно. 1 ил, 1f698653

2О

ЗО

Изобретение огносится к измери Гельной те::нике и может бь1ть использовано для регистрации сВетовых пОтоков бОльшой ин тенсивности В ус гройгтвах автоматики и радиотвлеметрических системах, 3/1звест! I.f генераторные и ключевые импульсные схемы, В ко Горых для перестройки

В широких г!Ределзх импульсных и частотных характеристик по Оптическому каналу используют оптроны и туннельные диоды.

Г1днзко эти схемы не позволяют ос щеСТВЛЯТЬ ДИСТЗНЦИОННУЮ О6СПРОБОДНУЮ А6редачу Выходного сигнала, требуют подключения к источнику электропитания и не обеспечивают требуемую надежность при Длительной KpуГлосуточной работе B p6жиме дежурства, так как элементы схемы непрерывно находятся под напряжением, Иэ известных фотодатчиков наиболее близким к предлагаемому по техниче=кой сущности является фотодатчик, сорержаЩИЙ СВЕТОВОСПРИНИМЗЮЩИЙ ЗЛЕМЕНТ В ВИДЕ включенного в фотогальваническом режиме фотодиода, K которому подключен LC — генератор, содержащий включенный последовательно с фотодиодом колебательный контур, состоящий из конденсатора M катушки индуктивности. В одобном фотодатчике достигается чпроще.ие схемы и обеспечивается дистанционная передача выходного сигнала.

Однако такой фотодатчик имеет низкую точность при дистанционной беспроводной пере,аче оезультатов измерений на регистрирующую аппаратуру Вследствие нестабильности характеристик 1 рактз передачи

СиГнала между пер8дзющим v! при6мным антенно-Фидерными устройствами. Поэтому подобные фотодатчики испольэуютпреимушественно В качестве пороговых устройств, определяющих наличие или отсутс1вие высо,cf о уровня освешенности, Целью изобретения является повышение точности при дистанционной беспроводной передаче результатов изт4ерениЙ yPOВНP gСВЕЩЕH НОС ГИ

Поставленная цель достигается тем, что в фотодатчике, содержащем фотодиад и гюдкл очен н ый к фотодиоду радиопередающий LC-генератор, Вь|полненный на туннельном диоде, K рздиопередающему

LC-ãåí6ðàòîðó через последовательно соеДИН8ННЫЕ фОТОДИОД И ДОПОЛНИТ6ЛЬНО Введенный согласующий трансформатор подключен выполненный на туннельном диоде модулиру ощий Lc-генератор, гальэанически соединенный с дополнительным фстодиодом и снабженный схемой перестройки частогы модуляции, выполненной В

Виде фотоваоикзпз, KGTGpbfA через раздели.fels f,н ы и конденсатор подключен параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема фотодатчика.

Фотодатчик содержит фотодиод 1, гальванически соединенный с модулирующим

LC-генератором, который содержит фильтрующий конденсатор 2, туннельный диод 3, разделительный конденсатор 4, фотоварикап

5, выполненный в виде фотодиодного элемен1З, конденсатор 6 колебательного контура, соГласующий трансформатор 7, первичная обмотка которого Образует индуктивность колебат8льнОГО контура мОдулирующеГО Г6нератора, а вторичная выходная обмотка соединена последовательно с фотодиодом 8; радиопередающий 1 С-генератор, содержащий шунтирующий конденсатор

9, туннельный диод 10, конденсатор 11, индуктивность 12 и антенну 13, подключенную к схеме фотодатчика через разделительный конденсатор 14.

Устройство работает следующим образом.

Дополнительный 1 и основной 8 фотодиоды, включенные в фотогальваническом режиме, воспринимают регистрируемый световой поток и являются источником питания для модулирующего и радиопередающего ь.С-генераторов, которые выполнены на базе включенных последовательно с фотодиодзми туннельных диодов 3 и 10 соответственно, При низких уровнях освещенности фотодиодов вырабатываемые ими токи малы и недостаточны для возбуждения колебаний

LC-генераторов. Когда уровень освещенности фотодиодов Ефд, создаваемый регистрируемым световым потоком, возрастает и токи фотодиодов достигают значений, соответствующих началу участка Отрицательного сопротивления, в генераторах возбуждаются синусоидзльные колебания, которыс через

ОЗЗД6лительный конДенсзтор 14 пОДаются нз передающую антенну 13 и излучаются в окружающее пространство, причем переменный ток вторичной обмотки трансформатора 7 суммирустся с током фотодиода 8, тем самым осуществляется амплитудно-час-. тотная модуляция колебаний рздиопередающего генератора,Шунтирующие конденсаторы 2 и 9 необ-. ходимы для исключения протекания переменной составляющей токов туннельных диодов через фотодиоды.

Частота колебаний fM модулирующего

LC-генератора на туннельном диоде 3 зависит От значения управляемсй регистрируемым

„"ве;:-овым потоком емМости Сф, фотоварика1698653 па 5, и выражение для определения f> записывается следующим образом: гм1

«грп=

1 (1)

;;; — Я, Б .,. ср+сф, (3) p — Uxx где Сф,, †. темновая начальная емкость фотоварикапа, пФ;

8фв — крутизна характеристики фотоварикапа, пФ/лк.

Составитель А,Грузинов

Редактор T.Ìàêoâñêàÿ Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Заказ 4385 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где Lprl — индуктивность радиопередающего контура, Гн;

L — индуктивность первичной обмотки трансформатора 7, Гн;

Cx — емкость конденсатора б. Ф;

Cp — емкость разделительного конденсатора 4, Ф;

Сял — емкость конденсатора радиопередающего контура, Ф.

Воздействие облучения фотоварикапа приводит к появлению избыточных неосновных носителей вблизи его р-и перехода и уменьшению внутреннего потенциального барьера на величину hU при нейтрализации некоторой части объемного заряда р-п перехода. Величина hU будет максимальна при разомкнутой цепи фотоварикапа и равна Uxx. Зависимость емкости фотоварикапа

Cps от уровня освещенности Еф определяется электрическими параметрами его элементов и может быть представлена в виде

Сфв = Сфв,т+ Зфв Ефв, (2) Фотоварикапы на МДП-структурах по сравнению с другими фотоприемниками имеют самое высокое входное сопротивление, достигающее 10 О - 10 Ом. При этом

5 максимальная рабочая частота равняется

10 Гц. Емкость его структуры при освещении может изменяться в десять раэ по сравнению с темновой емкостью, составляющей

10 10-500 пФ.

Фотодатчик позволяет не только регистрировать наличие или отсутствие интенсивных световых потоков, но и осуществлять непрерывное измерение текущего уровня

15 освещенности в точке его расположения.

Формула изобретения

Фотодатчик, содержащий фотодиод и подключенный к фотодиоду радиопередаю20 щий LC-генератор, выполненный на туннельном диоде, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при дистанционной беспроводной передаче результатов измерений уровня освещенности, 25 к радиопередающему LC-генератору через последовательно соединенные фотодиод и дополнительно введенный согласующий трансформатор подключен выполненный на туннельном диоде модулирующий Е.С-генера30 тор, гальванически соединенный с дополнительным фотодиодом и снабженный схемой перестройки частоты модуляции, выполненной в виде фотоварикапа, причем фотоварикап через разделительный конденсатор

35 подключен параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора.