Фотодатчик

[falkonist]

Уважаемый AsikK,

я тут перерисовал входную часть Вашей схемы немного по-своему, с сохранением нумерации деталей, с Вашего разрешения, будем разбираться по ней.

Первое. К сожалению, в даташитах информации по Вашему фототранзистору не нашел, потому буду рассуждать "по аналогии".
Второе: насколько я Вас понял, Вы работаете без осциллографа??? Поэтому проверяете всю схему "от начала и до конца? Если так, то стоит использовать хотя бы примитивную светодиодную индикацию. Как поясню.
Третье, настраивать стоит поблочно, т.е., сначала - входной блок (U1.2), а затем - формирователь (U1.1), поскольку глюк может быть в любом из них.
Четвертое, правильно ли подключен фототранзистор? Может быть, он просто-напросто "перевернут" (коллектор - на землю)? Тогда, конечно, схема работать не будет по определению. Проверьте, пожалуйста.

Итак, по моему рисунку ОУ представляет собой обычный инвертирующий усилитель, с коэффициентом усиления 75, задаваемым соотношением резисторов R4 и R5. На неинвертирующую ногу подано опорное напряжение 0,6 В с делителя (R1+R2) - R3. Напряжение 2,5 В с точки соединения R1 - (R2+R3) нас пока особо не интересует.

На рисунке все-таки, вопреки мнению ALEX__A, резистор R6 "подтягивает" коллектор фототранзистора к плюсовому напряжению питания, причем, то ли непосредственно к +5 В, то ли к искусственной средней точке (это я уже немного перемудрил ) - особого значения не имеет. В затемненном состоянии фототранзистора сопротивление его коллекторно-эмиттерного перехода велико и на инвертирующий вход ОУ поступает (в первом приближении) потенциал, соответствующий напряжению на верхнем выводе R6, который превышает 0,6 В на неинвертирующем входе. Соответственно, выходное напряжение ОУ равно "нулю".
При освещении фототранзистора сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода снижается, соответственно снижается напряжение на нижнем выводе резистора R6 (тупо примитивная, классическая схема банального транзисторного усилителя, только управляемого не током базы, а освещенностью - поэтому я и писал в своем предыдущем посте о "подтягивании" коллектора к напряжению питания, вопреки мнению ALEX__A). Через резистор R4 оно поступает на инвертирующую ногу ОУ и при его снижении ниже 0,6 В на выходе ОУ начинает формироваться напряжение высокого уровня, поступающее на последующий каскад формирователя.

Уф-ф-ф-ф! Вроде все описал... Теперь по поводу напряжения 0,6 В - мне оно кажется слишком малым, т.к. для того, чтобы фототранзистор настолько сильно открылся, его освещенность должна быть весьма и весьма нехилой. Мне кажется, что стоит "поиграться" с его номиналом, может быть, в первом приближении поставить номиналы резисторов R2=4,3 кОм и R3=3,9 кОм, что даст около 1,2 В. Кстати, точно подбирать значение "средней точки" особого смысла не имеет - допустимы разбросы +/- 30%.
Исходя из принципа работы транзисторного усилителя (опсано в море литературы), вполне допустимо номинал R6 выбрать порядка 4,7...10 кОм и подключить его верхний вывод непосредственно к +5 В.

Далее, стоит отключить вывод ОУ1 от последующего каскада и подключить между ним и "землей" светодиод последовательно с резистором 1 кОм - после чего попробовать "засветить" - "затемнить" фототранзистор (желательно при не очень ярком свете). Если при его освещении светодиод будет загораться, значит, первый каскад работает нормально, восстановить подключение выхода ОУ 1 ко входу U1.1, а светодиод перенести на выход U1.1, только подключить его теперь к +5 В (с соответствующим соблюдением полярности подключения) и продолжать настройку уже второго блока. Если нет - вместо R3 поставить переменный резистор и с его движка напряжение подать на неинвертирующую ногу. Подобрать такое положение, при котором схема будет работать. А не будет работать - даже не знаю, что в ней при этом еще может глючить... Разве что "битые" детали?

Просьба выполнить все это и сообщить, что получилось: возможно, проблема во втором каскаде (в формирователе).

-- Прилагается рисунок: --

[ALEX__A]

1) а что с R4? оставить 150к или поменять на 2к?
2) ясно, а какой примерно номинал?
3) подтягивающее сопротивление на U1.1?
По поводу нестандартности: может есть что-то более стандартное?

ВНИМАНИЕ!!! Рассматривается первоначальная схема, приведенная автором темы в первом сообщении.

1. Данное сопротивление не несет особой смысловой нагрузки и может быть исключено. Вместо указанного сопротивления, непосредственно в цепь коллектора фототранзистора, следует подключить сопротивление номинал которого в 10 раз меньше номинала R5 т.е. 15к.

2. Например 4.7к. Однако для настройки схемы, с учетом приведенных мною номиналов сопротивлений, первоначально необходимо установить сопротивление R3 - 2к.

3. Если Вы имели ввиду сопротивление R1, то от его номинала зависит как напряжение смещения ОУ U1.2., так и длительность формируемого U1.1. импульса. Его номинал изменять не следует.

Да, есть, на мой взгляд, более удачное решение - использование классической схемы однопорогового компаратора. Без применения U1.1. Т.е. на инвертирующем входе с помощью делителя напряжения задается опорный уровень, который сравнивается с напряжением поступающим с делителя напряжения, в цепь которого включен фототранзистор, на неинвертирующий вход ОУ. При превышение напряжения, формируемого делителем с фототранзистором заранее установленного уровня на выходе ОУ формируется Uпит, иначе выход = 0.

Изменяя уровень опорного напряжения на инвертирующем "-" входе можно учесть постоянную внешнюю засветку фототранзистора.

С уважением, Алексей.

[ALEX__A]

я тут перерисовал входную часть Вашей схемы немного по-своему, с сохранением нумерации деталей, с Вашего разрешения, будем разбираться по ней.

Уважаемый Алексей. Вы принципиально изменили входную часть схемы (цепь ООС), относительно первоначальной схемы приведенной автором. В Вашем включении действительно мы имеем дело с инвертирующем усилителем, в отличии от исходной схемы, где имеет место неинвертирующий усилитель с переменным КУС.

Однако, приведенная Вами измененная схема также может использоваться для решения поставленной задачи.

С уважением, Алексей.

-- Прилагается рисунок: --

[falkonist]

Тезка ALEX__A,

ответьте только на один вопрос: как может быть неинвертирующим усилитель, в котором сигнал подается на инвертирующий вход (с коллектора фототранзистора), а его неинвертирующий вход тупо подключен к делителю напряжения?

Если уж Вы плаваете в таких абсолютно элементарных вещах, то большая просьба - впредь не комментировать мои посты.

С уважением, Алексей

[falkonist]

Ночью мелькнула мысль: А не пошел ли я слишком длинным путем? ("Настоящие герои всегда идут в обход!" :P )

Утром начал копать литературу. Алексенко с сотоварищи ничего о фотосенсорах не написали, но схемы, очень похожие на исходный рисунок, нашлись у В.И.Щербакова и Г.И.Грездова в "Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник".- К.: Техника, 1983.- С.158-159. Привожу отсканированные схемы и формулы, описывающие их работу. То, что на рисунках приведены не фототранзисторы, а фотодиоды - не принципиально, т.к. по большому счету они работают весьма однотипно.

Конкретно особого внимания заслуживает схема (б), почти точно соответствующая исходному рисунку: на неинвертирующую ногу подано напряжение с делителя (R1+R2) - R3 - те самые +0,6 В, относительно которого эмиттер фототранзистора (подключенный к "земле") имеет потенциал -Еоп. Единственное, чего нет - это резистора R4, поскольку в схеме на рис. 9.8,б ОУ является усилителем тока. (Что это за зверь такой - чуть позже).

По-видимому, и 0,6 В выбрано именно потому, что исходная схема предназначалась как раз для фотодиода, в котором 0,6 В - стандартное падение напряжения на p-n переходе. Тогда, конечно, никаких "подтяжек" в виде резистора R6 не надо.

С учетом приведенной информации рекомендую такие шаги:
1. Возможно, в схеме ошибка, и резистор R4 имеет номинал не 150 кОм, а 150 Ом (!). Тогда все сходится - он играет всего лишь токоограничивающую роль, мало влияя на работу схемы. Может быть, только одно это ее и "запустит".
2. Поставить R2 номиналом 3,6 кОм, а вместо R3 - подстроечник номиналом 4,7 кОм и так и оставить навсегда. С его движка подать потенциал на неинвертирующую ногу ОУ. Он будет подстраивать работу фототранзистора при изменениях освещенности и "старении" последнего. К сожалению, подобный факт имеет место и его стоит учитывать, возможно, через некоторое время нужно будет подстроить "уплывшую" схему и органы регулировки стоит предусматривать заранее.
3. Не исключено, что номинал R5 - таки да, 2 кОм. Но такое значение нужно для задания тока через фототранзистор (если R4 = 150 Ом).

Теперь об усилителе тока. В литературе это хорошо описано, я просто могу скинуть ссылки, если надо. Здесь - основы "на пальцах".
Привычная схема инвертирующего усилителя, в котором сигнал подается на инвертирующую ногу через резистор (как на моем рисунке в предыдущем посте - R4) является усилителем напряжения. Т.е., в любом случае ОУ управляет ток, но входной сигнал при этом полностью падает на этом самом резисторе R4. В усилителе тока роль R4 играет внутреннее сопротивление предыдущего каскада и весь входной ток компенсируется током, протекающим через резистор обратной связи в противофазном значении. Поэтому, если номинал резистора ООС будет большим (например, 150 кОм), то рабочий диапазон такого усилителя по входу будет ограничен наноамперами (если не пико-).

А этого нам не надо, ибо фототранзистор оперирует с сотнями микроампер и миллиамперами!

Удачи!

-- Прилагается рисунок: --

-- Прилагается рисунок: --

[AsikK]

Господа, поздравляю всех с 23 февраля!
Всем большое спасибо!
К сожелению я вчера домой так и непопал...
За выходные я переосмыслю все Ваши посты, перепояю.
В понедельник обязательно отпишусь по результатам!
С ув. Андрей

[ALEX__A]

Тезка ALEX__A,

ответьте только на один вопрос: как может быть неинвертирующим усилитель, в котором сигнал подается на инвертирующий вход (с коллектора фототранзистора), а его неинвертирующий вход тупо подключен к делителю напряжения?

Алексей, дело в том, что в первоначальной схеме сигнал с фототранзистора не подается на инвертирующий вход, а используется зависимость его внутреннего сопротивления от уровня освещенности. Это объясняет как незначительность фототока транзистора, так и отсутствие в его цепи подтягивающего сопротивления.

В подобных схемах, например в неинвертируюшем усилителе, выходной уровень может быть сформирован как подачей постоянного напряжения непосредственно на неинвертирующий вход ОУ и изменением КУС усилителя, так и классическим способом - изменением уровня входного сигнала при постоянном КУС.

При анализе подобных схем целесообразно отталкиваться от типовых схем включения ОУ, в данном случае, от схемы неинвертирующего усилителя. Некоторую путаницу вносит R4, но он не имеет функционального значения, поскольку его сопротивление существенно меньше входного сопротивления ОУ.

С уважением, Алексей.

[falkonist]

Алексей, если в чем-то не разобрались, то не выкручивайтесь.

Я уже где-то цитировал: "Попав пальцем в небо - встромляй дальше".

Имейте мужество признать свою ошибку. Более 150 лет назад жил такой хирург по фамилии Пирогов (надеюсь, знаете?). Так вот, он издал книгу под названием (точно не помню, цитирую по памяти) "Ошибки и осложнения в хирургии". Угадайте с трех раз, ЧЬИ ошибки и осложнения он разбирал в этой книге?

Отвечаю, чтобы не тянуть кота за хвост: СВОИ СОБСТВЕННЫЕ!!! Признание ошибки не только не роняет реноме человека, но и демонстрирует его внутреннюю интеллигентность. И, соответственно, наоборот.

Лично я стараюсь следовать этому примеру (к сожалению, выходит не всегда - но и в этом я тоже честно признаюсь). Follow me...

Best regards, Алексей

[ALEX__A]

Алексей, если в чем-то не разобрались, то не выкручивайтесь.

Имейте мужество признать свою ошибку.

Лично я стараюсь следовать этому примеру (к сожалению, выходит не всегда - но и в этом я тоже честно признаюсь)...

В литературе широко представлени схема неинвертирующего усилителя на ОУ. Пожалуйста, сравните с ней первоначальную схему приведенную автором.

Теперь об усилителе тока. В литературе это хорошо описано, я просто могу скинуть ссылки, если надо. Здесь - основы "на пальцах".
Привычная схема инвертирующего усилителя, в котором сигнал подается на инвертирующую ногу через резистор (как на моем рисунке в предыдущем посте - R4) является усилителем напряжения. Т.е., в любом случае ОУ управляет ток, но входной сигнал при этом полностью падает на этом самом резисторе R4.

Входной сигнал в инвертирующем усилителе практически полностью падает на внутреннем сопротивлении ОУ. На сопротивление R4 падает лишь его незначительная часть, с которой алгебраически суммируется часть напряжения ООС.



С уважением, Алексей.

[falkonist]

Алексей,

Вы поражаете меня до глубины души, ливера и прочих потрохов: Чтобы я, врач, учил радиоинженера (!!!) азам электроники на радиолюбительском форуме ?!?!?!

Ниже прикреплена отсканированная из Алексенко с сотоварищи (2-е издание !!!), стр.10, таблица двух основных типов включения ОУ. Из нее следует, что для инвертирующего включения входное сопротивление определяется в основном номиналом R1 (+ еще кое-какие мелочи), тогда, как для неинвертирующего включения - входным сопротивлением ОУ умноженном на коэффициент его усиления в конкретной схеме включения. В то же время

Входной сигнал в инвертирующем усилителе практически полностью падает на внутреннем сопротивлении ОУ. На сопротивление R4 падает лишь его незначительная часть, с которой алгебраически суммируется часть напряжения ООС.

,
т.е., совсем наоборот.

Должен заметить, что в только нашей с Вами переписке это уже шестой или седьмой гулкий "ляп" (эвфемизм слова "пук" - извините милосердно!). С ужасом думаю, сколько таких ляпов было во всех Ваших 406 (!!!) постах ... (Не во всех, конечно, но в среднем).

Если Вас не затруднит, сравните первоначальную схему, представленную зачинщиком ветки, с приведенными схемами, и честно, положа руку на сердце, ответьте сами себе: какое такм все-таки включение ОУ, если сигнал поступает на инвертирующий вход. Мне отвечать не надо - я категорически утверждаю, что усилитель инвертирующий. Пусть посетители нас рассудят - если я ошибся, то посыплю голову пеплом и привселюдно принесу покаянные извинения!

Пожалуйста, ЛЮДИ!!! Будьте судьями! А то я уже устал от этой пальцевеерообразности некоторых "гуров"! [/b]

-- Прилагается рисунок: --