Фотоприемное устройство (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01J1/44 

2. Фотопри«4ное устройство, содержащее фоторезистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, и блок ксфрекции частотной характеристики, включающий резистор и разделительный конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повыиения точности и разрешАющей способности путем уменьшения зависимости постоянной времени устройства от изменения фоновой засветки и температура в негр введен фильтр нижних частот, операционный усилитель охвачен отрицательной обратной

связью 9 виде двух последовательно соединенных резисторов, а блок . рекции частотной характеристики снаб жен варикапом, один вывод которого соединен с корпусом, второй вывод , .варикапа и выход фильтра нижних «частот через последовательно соединенные резистор и разделительный конденсате соединены с общей точкой соединения резисторов отрицательной обратной связи, а вход фильтра нижних частот соедщнен с выхрдом усилителя, являющимся выходом устройства.

Изобретение относится к оптикоэлектронным приборам, а именно к фотоприемным устройствам, и может. бат:ъ использовано для обнаружения; и измерения характеристик малых световых потоков в системах автоматики, радиометрах.

Известно фотоприемное устройство для измерения характеристик световых потоков, содержащее фотоприемник, соединенный с входом операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, в которую последовательно включены резистор и терморезистор. Использование в устройстве терморезистора обеспечивает компенсацию темнового тока фотоприемника.

Однако использование термс езистора не устраняет влияние температуры и фоновой засветки на постоянную времени фотоприемника, что ограничивает точность и разрешающую способность фотоприемного устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотоприемное устройство, содержащее фоторезистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя с резистором в отрицательной обратной связи, и блок коррекции частотной характеристики, включакмций два резистора и разделительный конденсатор, причем первый вывод первого резистора и первый вывод разделительного конденсатора соединены с выходом операционного усилителя, второй вывод первого резистсфа и первый вывод второго резистора соединены и являются выходом устройства, а второй выйод второго резистора со- единен с корпусом 2 Т.

Однако устройство обладает ограниченными точностью и разрешающей способностью, так как. в нем имеет

. место зависимость постоянной времени от температуры и уровня фоновой засветки.

Цель изобретения - повышение точности устройства и разрешающей его способности путем уменьшения зависикюсти постоянной времени от изменения фоновой засветки и температуры. Поставленная цель достигается

0 тем, что фотоприемное устройство по первому варианту, содержащее фоторезистор, соединенный с инвертирукжшм входом операционного усилителя с резистором в отрицательной обратной

с ,связи, и блок коррекции частотной .характеристики, включающий два резистора и разделитепьный конденсатор, причем перВЕлй вывод первого резистора и первый вывод разделительного конденсатора соединены с выходом операционного усилителя, второй вывод первого резистора и первый вывод . второго резистора соединены и являются выходом устройства, а второй вывод второго резистора соединен

5 с корпусом, уведен фильтр нижних частот, а блок коррекции частотной характеристики снабжен варикапом, причем вход фильтра нижних частот соединен с выходом операционного усилителя, а выход - с первым выводом варикапа и вторым выводом разделительного конденсатора, а второй вывод варикапа соединен с выходом устройства.

Введение в устройство электрически управляемого конденсатора .- вйрикапа и фильтра нижних частот при указанном их соединении обеспечивает компенсацию изменений постоянной 0 времени фотоприемника при колебаниях. - как фоновой засветки, так и температуры, так как уменьшение температуры вызывает повышение постоянной времени фоторезистора и обуславливает no-i нижение постоянного напряжения на выходе операционного усилителя, которое передается через фильтр нижних частот на варикап U вызывает уменьшение его емкости. При этом уменьшается постоянная времени, компенсируя повышение постоянной времени фоторезистора. Постоянная времени фотоприемного устройстване меняется. Обеспечивается повышение точности и разрешающей способности устройства в условиях изменения фоновой засветки и температуры. Различие между вариантами предлагаемого изобретения заключается в способе включения фильтра нижних частот и блока коррекции частотной характеристики. В первсм варианте они включены последовательно с фотоприёмником и операционным усилителем между выходом усилителя и выходом устройства, что обуславливает по вышенное значение выходного сопротив ления фотоприемного устройства. Во втором варианте фильтр нижних частот и блок коррекции включены в цепь отрицательной обратной связи операцион ного усилителя. При этом устройство имеет более низкое выходное сопротив ление. В остальном приведенные вариа ты фотоприемного устройства равноцен ны. В зависимости от требований, предъявляемых при конкретном применении .к величине выходногосопротивления, может быть применен тот или иной другой вариант предлагаемого изобретения. На фяг. 1 приведена принципиальна схема фотоприемного устройства ,пер вый вариант); на фиг, 2 - принципиал ная схема фотоприемного устройства, второй вариант, Фотоприемное устройство по первом варианту содержит фоторезистор 1, оп рационный усилитель 2, блок 3 коррек ции частотной характеристики, фильтр 4 нижних частот. Блок 3 содержит резисторы 5 и 6, разделительный конден сатор 7 и электрически управляемый конденсатор (варикап) 8. Резисторы 9 и 10 и конденсатор 11 - элементы фил тра 4 нижних частот. Резистор 12 отрицательной обратной связи - операционного усилителя 2. Фоторезистор 1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2, неинвертируКнцпй вход которого соединен с общей шиной. Первый вывод резистора 5 и пбрвый вывод разделительного конденс тора 7 соединен с выходом операционного усилителя 2, второй вывод резис тора 5 и первый вывод резистора 6 со единены и являются выходом устройства, а второй вывод резистора 6 соединен с корпусом. Вход фильтра 4 нижних частот соединен с выходом операционного усилителя 2, а его выход соединен с первым выводом варикапа 8 и BT ым выводст разделительного конденсаора 7, второй вывод варикапа 8 содинен с выходом устройства. Фотоприем : эе устройство по второу варианту также содержит фоторевясор 1, операционный усилитель 2, блок 3 коррекции частотной характеристики, фильтр 4 нижних частот. Блок 3 содерит резистор 5, разделйтелыахй коненсате 13 и варикап 14. Резисторы 15 и 16 и конденсатор 17 - элементы фильтра 4 нижних частот. Резисторы 18 и 19 отрицательной обратной связи - операционного усилителя 2. Фоторезистор 1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Резисторы 18 и 19 соединены последовательно и включены между .инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 2. Первый вывод варикапа 4 соединен с корпусом, второй его вывод и выход фильтра 4 нижних частот через последовательно соединенные разделительный конденсатор 13 и резистор 5 соедгнены с общей точкой соединения резисторов 18 и 19. Вход фильтра 4 нижних частот соединен с выходом операционного уси|лителя 2, являющимся выходом устройства. Фотоприемное устройство работает следующим образом. При изменении температуры окружающей среды и уровня фоновой засветки сопротивление фоторезистора 1 изменяется, и соответственно меняется его постоянная времени. Так, например, при понижении температуры И/ИЛИ уменьшении уровня фоновой засветки, сопротивление и постоянная времени фоторезистора 1 увеличиваются, постоянное напряжение на выходе операционного усилителя 2, обусловленное изменением температуры и/или фоновой засветки уменьшается. С выхода операционного усилителя 2 изменение напряжения через фильтр 4 нижних частот передается на электрически управляемый варикап R{1). Фильтр 4 нижних частот служит для разделения более высокочастотной полезной составляквдей сигнала, поступающей на выход устройства и необходимой для компенсации постоянной времени низкочастотной составляющей, зависящей от изменений температуры и фоновой засветки. При уменьшении напряжения на варикапе 8(1) его емкость увеличивается и постоянная времени уменьшаются. Происходит компенсация роста постоянной времени фоторезистора и подъем амплитудно-частотной характеристики. При повьЕпении температуры и/или фоновой засветки сопротивления и постоянная времени фоторезистора 1 уменьшаются, напряжение

на выходе операционного усилителя 2 увеличивается Емкость варикапа 8 (14) уменьшается, сопротивление цепи и постоянная времени увеличиваются и таким образом компенсируется уменьшенная постоянная времени фотореэистора 1.

Изобретение позволяет уменьшить влияние изменений температуры и

уровня фоновой засветки на постоянную времени устройства, т.е. на его амплитудно-частотную характеристику , что способствует повыиению стч бильНости аиктлитудно-частотной характеристики. Это обеспечивагет повышение точности и измерения разрешающей способности.