Контрольные вопросы. Лабораторная работа № 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНЫХ ОПТОПАР




1. Направьте излучатель ПДУ на видеокамеру мобильного телефона, переведенного в режим съемки. Нажимая кнопки ПДУ, проверьте наличие оптических сигналов на его выходе. Обратите внимание на различие оптических сигналов при передаче команд переключения каналов и плавной регулировки параметров.

2. Используя любую из кнопок 1…8, выполните по три переключения каналов при следующих значениях угла a: 0, 45 и 90 0 (рис. 5, а). Расстояние L выбирается не менее 3 м и во всех опытах здесь и далее должно быть постоянным. Зафиксируйте количество правильных срабатываний в каждом случае. Осуществите по 1-2 переключения с использованием ИК сигнала, отраженного от стен и потолка (рис. 5, б).

3. Установите переключатель приемного модуля в выбранное положение (ЯРКОСТЬ, НАСЫЩЕННОСТЬ или КОНТРАСТНОСТЬ). Расположите ПДУ на оси фотодиода (a = 0). С помощью секундомера наручных часов определите время перемещения стрелки индикатора из одного крайнего положения в другое и обратно. Для увеличения и уменьшения сигнала используйте кнопки “+” и ”–“ пульта для выбранного параметра.

ВНИМАНИЕ! Плавные регулировки невозможны, если после подачи питания на приемный модуль не нажималась ни одна из кнопок переключения каналов.

 
 

 

Рис. 5. Расположение пульта дистанционного управления относительно

приемного модуля при использовании прямого (а) и отраженного (б) сигналов

 

4. Оцените способность ИК излучения проникать сквозь преграду. Закройте фотодиод листом писчей бумаги, который должен плотно прилегать к корпусу приемного модуля. Проверьте возможность переключения каналов. Наращивая толщину бумажного экрана, определите, при каком количестве листов переключение каналов станет невозможным.

 

Контрольные вопросы

1. Почему в ПДУ используются светодиоды инфракрасного излучения?

2. Какой вид модуляции сигналов используется для передачи команд? Опишите структуру кодовой комбинации команды.

3. Каким образом передаются команды плавной регулировки параметров телевизора?

4. За счет каких схемных решений ПДУ обеспечивается снижение влияния разряженности батареи и энергопотребления?

5. Как обеспечивается защита от ошибок при передаче команд?

6. Как устраняется влияние фонового облучения фотодиода?

7. От чего зависит взаимозаменяемость пультов дистанционного управления от разных производителей телевизоров?


Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНЫХ ОПТОПАР

 

Цель работы: познакомиться с принципом действия и техническими характеристиками диодных оптопар.

 

Пояснения к работе

Оптопара состоит из двух элементов – излучающего диода и фотоприемника, электрически изолированных друг от друга оптически прозрачной средой и связанных только через световое излучение. Передача сигнала с входа на выход оптопары происходит посредством последовательных преобразований: электрический ток – свет – электрический ток.

Во входной цепи современных оптопар используется инфракрасный излучающий диод, максимум спектральной характеристики которого приходится на длину волны около 1 мкм. Поэтому входные характеристики оптопар различных типов примерно одинаковы.

Характеристики выходной цепи оптопары зависят от примененного в ней фотоприемника (фотодиод, фототранзистор, фототиристор и др.). В диодной оптопаре в качестве фотоприемника используется фотодиод на основе кремния. При облучении фотодиода в нем возникает генерация пар носителей заряда – электронов и дырок. Интенсивность генерации пропорциональна мощности излучения, а следовательно, входному току оптопары.

Для повышения быстродействия фотодиоды создаются со структурой p-i-n, где i обозначает слой кремния собственной проводимости между легированными областями p - и n -типа. Время нарастания и спада фототока в таких структурах может составлять единицы и даже доли наносекунд. Из всех видов оптопар диодные обладают наименьшей инерционностью.

Фотоприемник может работать в фотодиодном или генераторном (фотовентильном) режимах. В первом случае к фотодиоду прикладывается обратное напряжение более 0,5 В, вызывающее протекание обратного (темнового) тока. Электроны и дырки, генерированные излучением, создают дополнительный фототок, увеличивающий обратный ток фотодиода. Значение обратного фототока практически линейно возрастает с увеличением мощности излучения РФ (рис. 6, а). Отношение фототока к току во входной цепи оптопары называют коэффициентом передачи тока. У диодных оптопар коэффициент передачи тока мал и имеет порядок 1…5 %.

Фототок протекает и при смещении диода в прямом направлении, однако уже при небольших напряжениях он оказывается намного меньше прямого тока, вследствие чего его выделение оказывается затруднительным. Поэтому рабочей областью вольт-амперных характеристик фотодиода является третий квадрант.

Если к фотодиоду не прикладывается внешнее напряжение, он работает в генераторном режиме. Свободные электроны и дырки, вызванные внешним излучением, разделяются электрическим полем перехода фотодиода и заряжают p-область положительно, а n-область – отрицательно. Вследствие этого на выводах фотодиода появляется фотоЭДС порядка 0,55…0,7 В. Вольт-амперные характеристики фотодиода в генераторном режиме при работе на нагрузку RH показаны на рис. 6, б. Характерными точками этих характеристик являются ЭДС холостого хода Uхх и ток короткого замыкания Iкз.

 

 
 

Рис. 6. Вольт-амперные характеристики фотоприемника в фотодиодном (а)

и фотовентильном (б) режимах

 

Таблица 1 – Параметры некоторых диодных оптопар

Параметры при Токр = 25 оС АОД101Б АОД107А 3ОД129Б АОД130А 3ОД140А
Входное напряжение при Iвх = 10 мА, не более, В 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Максимальный входной постоянный ток, мА          
Коэффициент передачи тока при Iвх = 10 мА, не менее, % 1,5        
Максимальное выходное обратное напряжение, В          
Время нарастания (спада) выходного импульса при Iвх = 10 мА, не более, нс          
Напряжение изоляции, В      

 

Основными параметрами диодных оптопар являются (табл. 1):

- входное напряжение – постоянное прямое напряжение на излучающем диоде при заданном входном токе;

- максимальный входной ток – максимальное значение входного тока, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе;

- максимальное выходное обратное напряжение – максимальное напряжение, приложенное к выходной цепи оптопары, при котором обеспечивается ее надежная работа;

- статический коэффициент передачи тока – отношение токов в выходной и входной цепях оптопары;

- время нарастания (спада) выходного сигнала – интервал времени, в течение которого при скачкообразном изменении входного сигнала выходной сигнал оптопары изменяется от 0,1 до 0,9 (от 0,9 до 0,1) максимального значения;

- напряжение изоляции – максимальное напряжение, приложенное между входной и выходной цепями оптопары, при котором обеспечивается электрическая прочность изоляции.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: