Лекция 8. Импульсные фотометры Блок пикового детектора.
реклама
Лекция 8. Импульсные фотометры Блок пикового детектора. + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 VD2 C1 R1 R2 R4 R5 R3 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Рис. 8.1. Принципиальная схема пикового детектора VD5 VD6 к ФЧКоп Лекция 8. Импульсные фотометры Блок пикового детектора включает в себя коммутаторы, собранные на оптронах. Оптрон содержит пару «светодиод-фотодиод» в непрозрачном корпусе. Если через светодиод ток не идет, фотодиод не пропускает тока. При прохождении тока через светодиод он начинает светиться, фотодиод облучается светом и становится проводником. Фотодиод Светодиод Рис. 8.2. Оптрон Оптрон полностью развязывает две электрические цепи, сохраняя управление одной цепью другой. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R4 R5 R3 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Через контакты 11-16 импульсы подаются на сетку VL1a. Она работает в режиме катодного повторителя. Сигнал усиливается по мощности. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R4 R5 R3 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Транзистор VT1 работает в режиме эмиттерного повторителя. Он еще раз усиливает мощность импульсов. Лекция 8. Импульсные фотометры Эти импульсы имеют вид двухполярных острых пиков (рис. 8.3), следующих с частотой 50 Гц. 0,02 с Рис. 8.3. Импульсы, подаваемые на пиковый детектор Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R4 R5 R3 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Короткие импульсы проходят через конденсатор С1. Диод VD1 пропускает только положительную составляющую. Положительные импульсы поступают на детектирующую цепочку C2 – R9. Лекция 8. Импульсные фотометры Конденсатор С2 заряжается импульсами. Одновременно он разряжается на резистор R9. Через некоторое время наступает стабильное состояние – заряд равен разряду. В этом состоянии напряжение на С9 зависит от амплитуды импульсов. Емкость конденсатора и величина резистора выбраны так, чтобы в промежутках между импульсами конденсатор разряжался не более, чем на 20%. Такой процесс называется детектированием сигнала. Лекция 8. Импульсные фотометры Этот процесс можно сравнить с наполнением дырявой емкости водой путем опрокидывания маленьких стаканчиков. Чем больше воды в стаканчике, тем больше уровень воды в ведре в стабильном состоянии. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R3 R4 R5 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Напряжение на верхней пластине С2 практически постоянно в течение времени прохождения одного из потоков. Но оно меняется, когда изменяется световой поток. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R3 R4 R5 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Чтобы ускорить разряд С2 во время смены потоков, в эти моменты через разъем 46 на базу VT2 подается короткий положительный импульс. Транзистор открывается и С2 быстро разряжается на малое сопротивление R8. Начинается новый цикл заряда С2. Лекция 8. Импульсные фотометры В результате продетектированный сигнал на С2 приобретает вид: U τ Рис. 8.4. Вид сигнала после пикового детектора. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R3 R4 R5 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Конденсатор С2 соединен с сеткой VL1б, которая также работает в режиме катодного повторителя и усиливает мощность продетектированного сигнала. Контроль сигнала (при ремонте прибора) можно выполнить через разъем XS3. С катода VL1б сигнал поступает в блок коммутации на оптронах. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R3 R4 R5 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Оптроны VD1 - VD2 постоянно открыты. Для этого через разъемы 1224 поступает положительное напряжение, открывающее оптроны. Только на короткое время смены потоков это напряжение прерывается. Лекция 8. Импульсные фотометры Такое прерывание необходимо, чтобы убрать отрицательные импульсы продетектированного сигнала. U τ U τ Рис. 8.5. Вид сигнала на выходе оптронов VD1 – VD2. Импульсы приобретают правильный прямоугольный вид. Их длительность несколько уменьшается, но это несущественно. Лекция 8. Импульсные фотометры + Uпит (1 В) + Uпит (200 В) VL1а VL1б VD3 VD4 XS3 к ФЧКзонд VD1 VT1 VD1 VT2 C1 VD2 VD5 VD6 к ФЧКоп R1 R2 R3 R4 R5 R6 XS1 R7 R8 C2 R12 R9 R10 R11 Х3 19 46 11 16 17 20 12 24 23 25 33 Далее сигнал расходится по двум каналам. Во время прохождения опорного пучка на разъем 25 поступает управляющий импульс напряжения. Оптроны VD5 – VD6 открываются. Во время прохождения зондирующего пучка управляющий импульс поступает на разъем 23. Открываются оптроны VD3 – VD4. Лекция 8. Импульсные фотометры Блок ФЧК – зондирующий канал. +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 C5 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + R14 VT3 VD15 VD16 VD10 R15 VD19 VD22 C9 C7 R21 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Рис. 8.6. Принципиальная схема измерительного и опорного каналов R25 C11 Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 C5 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + R14 VT3 VD15 VD16 VD10 R15 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 С оптронов VD3 – VD4 импульсы частотой 1 Гц поступают на R13 и далее на детектирующую цепь R14 – C5. Лекция 8. Импульсные фотометры U τ Рис. 8.7. Импульсы, поступающие на вход ФЧК измерительного канала. Амплитуда этих импульсов зависит от МДВ (и от яркости лампы). Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Цепь R14 – C5 представляет собой ФЧК – фильтр частоты коммутации. Он работает так же, как пиковый детектор, но рассчитан на гораздо меньшую частоту (~1 Гц). Следовательно, значение емкости и сопротивления здесь гораздо больше. Лекция 8. Импульсные фотометры U τ U τ Рис. 8.8. Постоянное напряжение на выходе ФЧК. Это постоянное напряжение зависит от МДВ. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Оно поступает на сетку VL2а, которая работает в режиме катодного повторителя. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Усиленное по мощности напряжение поступает на стрелочный или цифровой измерительный прибор через разъем 14. Переменный резистор R16 служит для регулировки прибора. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Однако, это напряжение складывается с другим, обусловленным током через лампу VL2а. Для компенсации этого постоянного напряжения служит источник питания С6 – С7 – VD13 – VD14. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 С разъемов 36 – 37 поступает переменное напряжение. В течение одного полупериода заряжается С6, в течение другого – С7. С диагонали снимается постоянное напряжение, равное удвоенной амплитуде поступающего переменного. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Такая схема выпрямителя называется схема удвоения. Для стабилизации выпрямленного напряжения предусмотрена цепочка стабилитронов VD10 – VD12. Лекция 8. Импульсные фотометры +Uпит SB R22 C8 VD20 VL2б VL2а вход ФЧКизм C10 R13 C4 R16 VD11 C6 R18 R23 R19 + VD12 XS 4 R15 VD21 VD17 VD18 R20 VD13 + C5 VT3 VD15 VD16 VD10 R14 VD19 VD22 C9 C7 R21 R25 C11 VD14 XS2 Вход ФЧКоп Х5 14 48 36 37 47 10 13 19 Выпрямленное напряжение подается на R16. Оно вычитается из выходного напряжения с лампы VL2a и компенсирует постоянную составляющую. Таким образом, если МДВ=0, то и выходное напряжение равно нулю.
