Импульсные фотометры. Лекция 8

1.

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

2.

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.

3.

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.

4.

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.

5.

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

6.

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.

7.

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.

8.

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.

9.

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.

10.

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.

11.

Лекция 8. Импульсные фотометры
В результате продетектированный сигнал на С2 приобретает вид:
U
τ
Рис. 8.4. Вид сигнала после пикового детектора.

12.

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.

13.

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.

14.

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.

15.

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.

16.

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

17.

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.

18.

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).

19.

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.

20.

Лекция 8. Импульсные фотометры
U
τ
U
τ
Рис. 8.8. Постоянное напряжение на выходе ФЧК.
Это постоянное напряжение зависит от МДВ.

21.

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.

22.

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.

23.

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.

24.

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.

25.

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.

26.

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.