Устройство термостатирования фотоприемника

 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам стабилизации температуры фотодиодных приемников лучистой энергии оптико-электронных приборов, и может быть использовано в фотометрических устройствах. Техническим результатом изобретения является упрощение устройства при сохранении точности. Достигается тем, что в устройство, содержащее термостат с оптическим окном, последовательно соединенные фоточувствительный элемент и усилитель, последовательно соединенные операционный усилитель и исполнительный элемент, задатчик температуры, генератор импульсов и элемент памяти, дополнительно введены переключатель и источник опорного тока, а исполнительный элемент находится в состоянии теплового контакта с фоточувствительным элементом, причем оба они помещены в термостат с оптическим окном, при этом один из электродов фоточувствительного элемента подключен к общей шине, а второй - к выходу переключателя и входу усилителя, выход которого соединен со входом элемента памяти, выход которого подключен ко входу операционного усилителя, а задатчик температуры подключен ко второму входу операционного усилителя, выход которого соединен с исполнительным элементом, вход переключателя соединен с источником опорного тока, генератор импульсов подключен к управляющим входам переключателя и элемента памяти. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам стабилизации температуры фотодиодных приемников лучистой энергии оптико-электронных приборов, и может быть использовано в фотометрических устройствах.

Известно устройство [1], содержащее фотодиод, включенный в фотогальваническом режиме, и преобразователь ток - напряжение, выполненный на основе прецизионного операционного усилителя, охваченные отрицательной обратной связью. Фотодиод и резистор обратной связи помещены в термостат и находятся в тепловом контакте с нагревателем и датчиком температуры термостата. Для уменьшения воздействия электромагнитных помех площадка фотодетектора закрыта экранирующей редкой металлической сеткой. Один из электродов фотодиода подключен к общей шине, а второй - ко входу преобразователя ток - напряжение и входу резисторов обратной связи, выход обратной связи соединен с выходом преобразователя ток - напряжение. Выход датчика температуры термостата подключен ко входу источника опорного напряжения и усилителю пропорционального регулятора, выход которого соединен со входом нагревателя.

Недостатком данного устройства является то, что устройство содержит дополнительный транзистор, используемый как датчик температуры, кроме того, возникающий градиент температуры между фотодиодом и датчиком температуры вызывает дополнительную погрешность в работе термостата.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [2], содержащее фоточувствительный термостат с оптическим окном, последовательно соединенные фоточувствительный элемент и усилитель, последовательно соединенные операционный усилитель и исполнительный элемент, а также задатчик температуры и импульсный источник излучения, причем задатчик температуры подключен к одному из входов усилителя, фоточувствительный элемент установлен на исполнительном элементе и оба они помещены в термостат, а импульсный источник излучения оптически связан с фоточувствительным элементом, причем в него дополнительно введены генератор импульсов и элемент памяти, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с другим входом операционного усилителя, выход генератора импульсов подключен к управляющим входам импульсного источника излучения и элемента памяти.

Это устройство позволяет повысить точность термостатирования путем исключения отдельного датчика температуры, что исключает градиент температуры между фоточувствительным элементом и датчиком температуры, однако недостатком данного устройства является ограниченная точность термостатирования при наличии внешней засветки, что обусловлено изменением сопротивления фоточувствительного элемента и усложнением устройства за счет необходимости применения импульсного источника излучения и генератора импульсов, подключенного к управляющим входам импульсного источника излучения и элемента памяти.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение устройства при сохранении точности термостатирования фотоприемника.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее термостат с оптическим окном, последовательно соединенные фоточувствительный элемент и усилитель, последовательно соединенные операционный усилитель и исполнительный элемент, задатчик температуры, генератор импульсов и элемент памяти, дополнительно введены переключатель и источник опорного тока, а исполнительный элемент находится в состоянии теплового контакта с фоточувствительным элементом, причем оба они помещены в термостат с оптическим окном, при этом один из электродов фоточувствительного элемента подключен к общей шине, а второй - к выходу переключателя и входу усилителя, выход которого соединен со входом элемента памяти, выход которого подключен ко входу операционного усилителя, а задатчик температуры подключен ко второму входу операционного усилителя, выход которого соединен с исполнительным элементом, вход переключателя соединен с источником опорного тока, генератор импульсов подключен к управляющим входам переключателя и элемента памяти.

Предложенная схема позволяет упростить устройство при сохранении точности стабилизации температуры фотоприемника. В отличие от известного устройства, новые элементы и схема их включения позволяют упростить устройство за счет исключения импульсного источника и схемы его соединения с элементом памяти при сохранении точности за счет использования в устройстве в качестве датчика температуры самого фотоприемника.

На чертеже представлена функциональная схема устройства термостатирования фотоприемника.

Устройство термостатирования фотоприемника содержит исполнительный элемент 1, находящийся в состоянии теплового контакта с фоточувствительным элементом 2, причем оба они помещены в термостат 3 с оптическим окном 4, один из электродов фоточувствительного элемента подключен к общей шине, а второй - к выходу переключателя 5 и входу усилителя 6, выход которого соединен со входом элемента памяти 7, выход которого подключен ко входу операционного усилителя 8, задатчик температуры 9 подключен ко второму входу операционного усилителя 8, выход которого соединен с исполнительным элементом 1, вход переключателя 5 соединен с источником опорного тока 10, генератор импульсов 11 подключен к управляющим входам ключа и элемента памяти.

Устройство термостатирования фотоприемника работает следующим образом.

В исходном состоянии фоточувствительный элемент 2 переключателем 5 подключают к источнику опорного тока 10. Через фоточувствительный элемент 2 начинает протекать ток в прямом направлении, при этом пропорциональное температуре падение напряжения на фоточувствительном элементе 2 усиливают усилителем 6, запоминают элементом памяти 7 и подают на вход операционного усилителя 8, где сравнивают со значением задатчика температуры 9 и, в зависимости от величины разбаланса, при помощи исполнительного элемента 1 производят нагрев фоточувствительного элемента 2 до температуры термостатирования, которую в дальнейшем поддерживают на этом уровне. Во время отключения переключателем 5 фоточувствительного элемента 2 от источника опорного тока 10 усилитель 6 усиливает сигнал, пропорциональный величине лучистого потока, а элемент памяти 7 хранит информацию о температуре фоточувствительного элемента, измеренную в момент замыкания переключателя 5, до следующего подключения фоточувствительного элемента 2 к источнику опорного тока 10.

Таким образом, в предлагаемом устройстве благодаря новым элементам: переключателю, источнику опорного тока и схеме их включения, достигнуто упрощение известного устройства за счет исключения импульсного источника и схемы его соединения с элементом памяти при сохранении точности за счет использования в устройстве в качестве датчика температуры самого фотоприемника.

Источники информации 1. Широкоапертурный прецизионный фотоприемник. ПТЭ 1, 1999 г., с. 101-104.

2. А.с. СССР 1293715, М. кл. G 05 D 23/30, БИ 8, 1987 г.

Формула изобретения

Устройство термостатирования фотоприемника, содержащее термостат с оптическим окном, последовательно соединенные фоточувствительный элемент и усилитель, последовательно соединенные операционный усилитель и исполнительный элемент, задатчик температуры, подсоединенный к одному из входов операционного усилителя, генератор импульсов и элемент памяти, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с другим входом операционного усилителя, выход генератора импульсов подключен к управляющему входу элемента памяти, причем фоточувствительный элемент установлен на исполнительный элемент и оба они помещены в термостат, отличающееся тем, что в него дополнительно введены переключатель и источник опорного тока, при этом один из электродов фоточувствительного элемента подключен к общей шине, а второй - одновременно к выходу переключателя и входу усилителя, причем вход переключателя соединен с источником опорного тока, а генератор импульсов одновременно подключен к управляющим входам переключателя и элемента памяти.

РИСУНКИ

Рисунок 1