Датчик изменения движения с фотодиодом и его применение.

Цели проекта и актуальность
Цель
Актуальность
Методика исследования
Разработка и создание схемы широкодиапазонного фотометрического устройства, обладающего свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
Практическая необходимость построения современных цифровых фотометрических устройств систем управления
Новые возможности в современной элементной базе.
Аналитическая методика
Экспериментальная методика

Исследование:
Классической схемы фотометрического устройства
Неизбежно при фиксированном коэффициенте усиления рабочая точка попадает либо в область насыщения, либо в область малых сигналов.
Возникает необходимость изменять коэффициент усиления усилителя так, чтобы рабочая точка была зафиксирована – например, посередине передаточной характеристики.
Необходима автоматическая регулировка коэффициента усиления (АРУ)

Исследование:
Наиболее распространенного варианта с преобразователем ток-напряжение (рис. 2)
Проведенный анализ показал, что схема имеет чрезвычайно малый диапазон регулирования и способна обеспечивать работу при относительно невысоких значениях коэффициента усиления.

Исследование:
Схемы Гутникова
Проведенный анализ схемы Гутникова позволил установить ее передаточную характеристику – выражение 1.
(1)

Исследование:
Возможных схем включения потенциометра рис.8-13
Сравнительный анализ показал, что с точки зрения возможности снижения величины шагов квантования и исключения возможности шунтирования фотодиода наиболее эффективной является схема, изображенная на рис. 12

Исследование:
Принципиальной схемы, реализующей следящую систему
Проведенный анализ точностных возможностей схемы при учете шага квантования показал:
Рассмотренная структура имеет существенный дефект: в зоне малых коэффициентов усиления (яркий фон) возникает существенная ошибка в установке требуемого коэффициента усиления из-за дискретности самого цифрового потенциометра.

Широкодиапазонное фотометрическое устройство, обладающее свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
Рис.18
Структура, приведенная на рис. 18, с точки зрения расширения диапазона АРУ, является более эффективной. Эту структуру я, как автор, защищаю.

Широкодиапазонное фотометрическое устройство, обладающее свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
Логическое управление потенциометрами идет согласно следующей таблице.
Таким образом, всегда будет исключено движение с большими шагами квантования.
Анализ показал, что преимуществом рассматриваемой схемы является расширенный диапазон (относительно предыдущей схемы в 5 раз) и незначительный по величине допуск на стабилизируемое напряжение.

Широкодиапазонное фотометрическое устройство, обладающее свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
На рис. 19 показана принципиальная схема, выполненная согласно предложенной структуре.

Широкодиапазонное фотометрическое устройство, обладающее свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
Рис.20 Размеры 28 х 28 мм.

Широкодиапазонное фотометрическое устройство, обладающее свойствами адаптации за счет введения в нее АРУ.
На рис. 21 показан окончательный вариант размещения платы схемы в сборе с фотодатчиком в одном корпусе.