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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Integrador de fotocorriente de microsegundos con interrupción de fase de integración. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / tecnología infrarroja El circuito que se muestra en la Figura 1 es un integrador de fotocorriente de microsegundos de dos canales con un retardo de fase de la duración de la integración, es decir, es un fotodetector óptico que permite detectar pulsos ópticos estroboscópicos de diferentes ciclos de trabajo y duraciones desde fracciones de microsegundos hasta decenas de milisegundos sin sintonizar la duración del tiempo de integración, ya que este parámetro depende de la fase de la señal de entrada, seguido de un pulso de reinicio de integración.
Se necesitan dos canales de integración A1 y A2 para el procesamiento posterior de suma-diferencia de la señal de la salida de los integradores. En este circuito, se utiliza un integrador de fotocorriente, la señal de salida del integrador es proporcional al área de la sección limitada por la amplitud del voltaje y el eje del tiempo, si la señal de entrada es corriente continua, entonces la señal de salida es un plano de voltaje inclinado creciente (Fig. 2a). La integración analógica exacta se lleva a cabo mediante OA A1 y A2 con OS capacitivo - C3 y C4. Los componentes principales de los errores de integración se deben al voltaje de polarización cero Ucm y las corrientes de entrada del amplificador operacional. Para eliminar esto último, se utilizó un amplificador operacional como integrador con etapas de entrada de transistores de efecto de campo, ya que sus puertas prácticamente no consumen corriente, y toda la fotocorriente generada por el fotodiodo PD1 y PD2 fluye a través de las capacitancias integradoras C3 y C4 Fig. 1, y la tasa de aumento en el voltaje de salida está determinada por el valor de la fotocorriente. El voltaje de compensación cero Ucm puede causar una deriva significativa en el voltaje de salida y puede causar una operación falsa del comparador A3, lo que conduciría a un mal funcionamiento del circuito. Por lo tanto, se utilizó como integrador un chip amplificador operacional de Texas Instruments OPA350, que tiene un nivel de compensación cero de la señal de salida de solo unos pocos milivoltios y le permite ajustar este parámetro utilizando los potenciómetros R7 y R8. Como es sabido, el voltaje de salida del integrador logrado durante el proceso de integración no disminuye a cero en la siguiente señal de entrada cero, sino que continúa permaneciendo en un nivel dado en ausencia de fotocorrientes de entrada "parásitas", de lo contrario cambia y alcanza el valor máximo Uip. Para compensar las fotocorrientes de entrada "parásitas" que se producen en ausencia de un pulso estroboscópico, se utiliza un optoacoplador combinado, que consta de un fotodiodo conectado en polaridad inversa y un LED: SD1, PD3 y SD2, PD4. El ajuste de compensación se lleva a cabo mediante los potenciómetros R1 y R2 hasta que la señal de salida del integrador en ausencia de un pulso de entrada se convierte en una línea horizontal o cero. Esto indica el correcto funcionamiento del integrador, pero este último hace prácticamente imposible integrar correctamente señales posteriores, ya que se requieren las mismas condiciones iniciales para medir y comparar pulsos ópticos antes de integrarlos. Para eliminar este efecto, el voltaje de salida del integrador debe "restablecerse" periódicamente a Ucm. En el integrador para el "reinicio" se utilizan las teclas de reinicio, el microcircuito DD1 en la fig. 1. K176KT1 o K561KTZ, al cerrarse, las capacitancias C3 y C4 se descargan y el voltaje de salida cae al voltaje de polarización cero. Aquí, el "botón" de control es la entrada E1 y E2. En el modo de "reinicio" (la tecla está cerrada), se establecen las condiciones iniciales de integración. Tal contacto electrónico y su circuito de carga no están conectados galvánicamente a la fuente de señal de control. Para generar un pulso de reinicio, se usa un circuito que contiene un chip comparador A3, que funciona de la siguiente manera. De la salida 6 del primer integrador en la Fig. 1. La señal se alimenta al comparador, que se activa cuando la señal de referencia y la señal de la salida del integrador son iguales, cuyo nivel es de 20 mV, fig. 2a y 2c, y se ajusta mediante el potenciómetro R10. Por lo tanto, una desviación significativa del cero de la señal de salida de la etapa anterior del integrador provocaría una operación falsa del comparador y la falla del circuito. El comparador debe tener una ganancia infinitamente grande con una ausencia total de ruido en la señal de entrada y una pequeña deriva de cero. Tal característica se puede obtener utilizando un amplificador con una ganancia muy alta, estos requisitos los cumple el amplificador operacional OPA350RA, que tiene la capacidad de operar desde una fuente de alimentación unipolar. La salida es una señal TTL. A continuación, la señal lógica de salida del comparador se alimenta al circuito para formar el retardo de fase del pulso de reinicio del integrador, fig. 2b.
Dado que el retardo del pulso de reset del integrador no debe depender de la frecuencia de la señal de entrada, ya que las señales estroboscópicas que llegan a la entrada del integrador PD1 y PD2 tienen diferentes duraciones y ciclos de trabajo, por lo tanto, para formar el retardo del pulso de reinicio, el chip DD2 del temporizador digital KR1006VI1 se usó para formar el retraso de fase del pulso de reinicio. La esencia del funcionamiento del circuito es que el condensador C13 se carga linealmente a través de las resistencias R11 y R13 conectadas en serie, se descarga linealmente a través de la resistencia R13. Con la llegada de una señal del comparador, comienza el proceso de carga lineal del capacitor a la tensión Upor=1/2 Upit. Cuando se alcanza este valor, el capacitor comienza a descargarse linealmente, incluso si hay una señal en la entrada. Cuando el capacitor se descarga, se genera una señal rectangular en la salida del microcircuito; esta señal es la señal de retardo de fase. Este circuito genera un retardo de fase φ y funciona de manera estable a 0<φ<180 grados. Para aumentar el rango de frecuencia, la capacitancia del capacitor es mejor tomar 1 uF. La resistencia de la resistencia R11 en la mayoría de los casos puede tomarse igual a 100 kOhm. El desfase se corrige con un potenciómetro R13 y es mejor elegir un valor de 100 kOhm. Además, en el borde negativo del pulso de la salida del temporizador, se inicia el multivibrador en espera DD3. Usando diferentes valores de los elementos R12 y C11, puede establecer otro tiempo requerido para que funcione el multivibrador. El multivibrador genera un pulso con una duración de 20 ms, fig. 2d, suministrado a las entradas de control de los interruptores electrónicos E1 y E2 del microcircuito DD1, derivando las capacitancias de los integradores C3 y C4, y restableciendo las señales en las salidas de 6 integradores, creando así las condiciones iniciales para procesar pulsos estroboscópicos posteriores. Desde las salidas 6 se reciben las señales de los integradores para su posterior procesamiento de diferencia total. Autor: Altair NTPC; Publicación: cxem.net
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