Андрей Смирнов
Время чтения: ~22 мин.
Просмотров: 3

Использование светодиода в качестве фотоприемника

Свойства

Существует ряд показателей производительности, также называемых показателями качества , по которым фотоприемники характеризуются и сравниваются.

  • Спектральный отклик: отклик фотодетектора как функция частоты фотонов.
  • Квантовая эффективность : количество носителей (электронов или дырок ), генерируемых на фотон.
  • Чувствительность : выходной ток, деленный на общую мощность света, падающего на фотодетектор.
  • Мощность, эквивалентная шуму : количество световой мощности, необходимое для генерации сигнала, сопоставимого по размеру с шумом устройства.
  • Обнаруживающая способность: квадратный корень из площади детектора, деленный на эквивалентную мощность шума.
  • Усиление: выходной ток фотодетектора, деленный на ток, непосредственно производимый фотонами, падающими на детекторы, т. Е. На встроенное усиление по току .
  • Темновой ток : ток, протекающий через фотодетектор даже в отсутствие света.
  • Время отклика : время, необходимое фотоприемнику, чтобы перейти от 10% до 90% конечного результата.
  • Спектр шума: напряжение или ток собственного шума как функция частоты. Это можно представить в виде спектральной плотности шума .
  • Нелинейность: ВЧ-выход ограничен нелинейностью фотодетектора.

5.3. Лавинный фотодиод. Конструкция, принцип действия, основные характеристики. Преимущества ЛФД

В лавинном фотодиоде достигается усиление первичного фототока за счет управляемого лавинного умножения числа носителей заряда. Этому способствует конструкция ЛФД. Лавинное умножение возникает в слое умножения (рисунок 5.7).

Лавинное умножение достигается за счет увеличения напряжения Есм до величины, близкой к пробойному. При этом на p — n переходе устанавливается очень сильное электрическое поле (Е > 10 5 В/см). Эта напряженность достигается в узкой области. Высокое быстродействие прибора будет достигнуто, если основная часть фотонов поглощается в слое, где существует сильное электрическое поле. Фотоны пролетают слой умножения и не успевают взаимодействовать с кристаллами. Носители зарядов образуются в слое поглощения и дрейфуют к соответствующим потенциалам. Двигаясь в сильном поле, носители приобретают большую кинетическую энергию и, отдавая часть ее другим носителям, освобождают новые носители (электроны и дырки).

Рисунок 5.7. Конструкция ЛФД

Процесс увеличения числа носителей зарядов развивается лавинообразно и характеризуется коэффициентом

(5.8)

где D — показатель, определяемый материалом фотодиода (для SiD = 1,5…9), Епроб – напряжение пробоя ЛФД.

Реальная величина усиления для кремниевых ЛФД — 50…100, для германиевых ЛФД — 2…15, для арсенидгалиевых – 10…35.

Величина фототока возрастает на коэффициент G.

(5.9)

Аналогично происходит увеличение чувствительности.

Спектральная чувствительность ЛФД сохраняет свои свойства, аналогичные p-i-n фотодиоду. Рабочей областью ЛФД на вольт-амперной характеристике будет зона, близкая к электрическому пробою.

При этом темновой ток также будет испытывать умножение. Величина темнового тока будет складываться из умножаемой и неумножаемой составляющих

(5.10).

Одной из характеристик ЛФД, определяющих динамический диапазон оптических сигналов, является линейность детектирования

(5.11)

Реальная величина динамического диапазона ЛФД может быть около 20 дБ.

Особенностью схемы включения ЛФД является регулируемый через цепь обратной связи источник напряжения смещения (рисунок 5.8).

Рисунок 5.8. Схема включения ЛФД

Главное достоинство ЛФД заключается в высоком коэффициенте усиления и быстродействии, что позволяет использовать приборы с арсенидгалиевой основой на скоростях передачи данных до 10 Гбит/с и выше.

Недостатками ЛФД принято считать высокое напряжение смещения (до 400 В) и сложность схемы управления регулируемым источником Есм.

Алгоритм поиска неисправности

Визуальный осмотр

Любой ремонт начинается с внешнего осмотра платы

Нужно без приборов просмотреть все узлы и особое внимание обратить на пожелтевшие, почерневшие части и узлы со следами сажи или нагара. При внешнем осмотре вам может помочь увеличительное стекло или микроскоп, если вы работаете с плотным монтажом SMD компонентов

Разорванные детали могут указывать не только на локальную проблему, но и проблему в элементах обвязки этой детали. Например, взорвавшийся транзистор мог за собой утянуть и пару элементов в обвязке.

Не всегда пожелтевшая от температуры область на плате указывает на последствия выгорания детали. Иногда так получается в результате долгой работы прибора, при проверке все детали могут оказаться целыми.

Кроме осмотра внешних дефектов и следов гари стоит и принюхаться, чтобы проверить, нет ли неприятного запаха как от горелой резины. Если вы нашли почерневший элемент – нужно его проверить. У него может быть одна из трёх неисправностей:

Иногда поломка бывает столь очевидной, что её можно определить и без мультиметра, как в примере на фото:

Проверка резистора на обрыв

Проверить исправность можно обычной прозвонкой или тестером в режиме проверки диодов со звуковой индикацией (см. фото ниже). Стоит отметить, что прозвонкой можно проверить лишь резисторы сопротивлением в единицы Ом — десятки кОм. А 100 кОм уже не каждая прозвонка осилит.

Для проверки нужно просто подключить оба щупа к выводам резистора, неважно это СМД компонент или выводной. Быструю проверку можно провести без выпаивания, после чего всё же выпаять подозрительные элементы и проверить повторно на обрыв

Внимание! При проверке детали не выпаивая с печатной платы, будьте внимательны – вас могут ввести в заблуждение параллельно стоящие элементы. Это актуально как при проверке без приборов, так и при проверке мультиметром

Не ленитесь и лучше выпаяйте подозрительную деталь. Так можно проверить только те резисторы, где вы уверены, что параллельно им в цепи ничего не установлено.

Проверка короткого замыкания

Кроме обрыва, резистор могло пробить накоротко. Если вы используете прозвонку – она должна быть низкоомной, например на лампе накаливания. Т.к. высокоомные светодиодные прозвонки «звонят» цепи сопротивлением и в десятки кОм без существенных изменений яркости свечения. Звуковые индикаторы с этой проверкой справляются лучше чем светодиоды. По частоте пищания можно судить о целостности цепи, на первом месте по достоверности находятся сложные измерительные приборы, такие как мультиметр и омметр.

Проверка на КЗ проводится одним способом, рассмотрим инструкцию пошагово:

  1. Измерить омметром, прозвонкой или другим прибором участок цепи.
  2. Если его сопротивление стремится к нулю и прозвонка указывает на замыкание, выпаивают подозрительный элемент.
  3. Проверить участок цепи уже без элемента, если КЗ ушло – вы нашли неисправности, если нет – выпаивают соседние, пока оно не уйдет.
  4. Остальные элементы монтируют обратно, тот после которого КЗ ушло заменяют.
  5. Проверить результаты работы на наличие КЗ.

Вот наглядный пример того, что сгоревший резистор оставил следы на соседних резисторах, есть вероятность, что и они повреждены:

Резистор почернел от высокой температуры, на соседних элементах видны не только следы гари, но и следы перегретой краски, её цвет изменился, часть токопроводящего резистивного слоя могла повредиться.

На видео ниже наглядно показывается, как проверить резистор мультиметром:

Схема простого фотореле своими руками с печатной платой

Фотореле для освещения придомовой территории своими руками.

Здравствуйте друзья.

Для автоматического освещения придомовой территории или садового участка отлично подойдет фотореле схема которого представлена на Рисунке 1. Данное устройство было представлено в журнале «Радио» №2 2010г. стр.35. Автор В. Коновалов из города Иркутска.

Рисунок 1. Схема фотореле.

Напряжение питания платы управления — 12В.

Максимальная нагрузка на лампы — 600Вт.

Потребляема мощность устройства без нагрузки не более 5 Вт.

Рекомендации по сборке:
  • Проводники до фотодиода рекомендуется делать как можно короче и прокладывать их отдельно от проводов питания. Для того чтобы избежать помех, а следовательно ложного срабатывания устройства.
  • Устанавливать фотодиод рекомендуется в такое место, чтобы на него не мог попасть свет от самого освещения, машин, окна дома и т.д. Освещенность фотодиода должна зависеть только от естественного света.
  • Симистор VS1 требуется установить на радиатор размерами не менее 20х40х50мм.
Настройка.

Переменным резистором R3 нужно добиться низкого уровня напряжение на выходе операционного усилителя DA1 при освещении обычной лампой накаливания 40Вт на расстоянии от фотодиода 2-3 метра.  Также можно проверить работоспособность устройства рукой, закрывая или открывая доступ свету на фотоэлемент. При срабатывании фотореле загорается индикаторный светодиод HL1.

Принцип работы

Микросхема DA1 сравнивает зависящее от освещенности напряжение на фотодиоде  VD1 поступающее с делителя состоящего из цепочки R1 и VD1, с эталонным напряжением поступающим с делителя состоящего из цепочки R2, R3, R4. Резистор R6 образует обратную связь для быстрого срабатывания фотореле, а также защищает от ложного срабатывания при пороговой освещенности. Конденсатор C1 служит для устранения помех.

При срабатывании фотореле открывается транзистор VT1 и ток протекает через светодиод оптрона U1. В результате чего фотосимистор открывается и открывает мощный симистр VS1. Дежурное освещение загорается.

На этом все. Успехов!

Мой мир

Подбор фотореле для освещения на улице

Прежде чем идти в магазин приобретать фотодатчик для регулировки системы уличного освещения, следует определиться с количеством и типом подключаемых светильников. Для одного-двух фонарей хватит реле, осветительные электроприборы к которому будут подсоединяться напрямую.

Если лампочек много, то фотореле не сможет выдержать проходящий через него ток. В этом случае требуется оборудование с магнитным пускателем.

Здесь светочувствительный переключатель запускает специальное устройство, посредством которого уже производится запитка аппаратуры освещения. Т.е. очень многое в выборе модели фотодатчика зависит от мощности подключаемой к нему схемы из светильников.

Особого подхода и обязательного выполнения предварительных расчетов требует подбор фотореле для системы уличного освещения на солнечных батареях. Его мощность и число подключаемых приборов напрямую зависит от среднегодового числа солнечных дней в регионе, а также от количества гелиопанелей в схеме.

Чем больше к фотореле планируется подключить лампочек, тем выше у него обязаны быть параметры коммутируемого тока – на рынке сейчас представлены приборы с номиналом по току в диапазоне 6–63 Ампер, выбирать есть из чего

По типу подключения к электросети светоконтролирующие реле для уличного освещения делятся на:

  • однофазные (бытовые, под сеть 220 В);
  • трехфазные (для сетей 380 В).

Однако само коммутирующее реле и вся схема с фотодатчиком запитываются напряжением 12 В, которое поступает с понижающего трансформатора. Выбор в пользу однофазного либо трехфазного прибора зависит исключительно от подключаемой к нему сети из лампочек и потребляемой ею мощности.

Для установки фотореле контроля для уличного освещения на частных домах лучше всего выбирать обычные бытовые модели на 220 В. Их с избытком хватит, особенно если к ним будут подключаться экономичные светодиодные светильники.

Технические параметры – на что смотреть

Некоторые импортные электроприборы рассчитаны на сети в 110 либо 127 В. Редко, но на них можно наткнуться в магазинах светотехники. Просто так в российских сетях на 220 В они работать не смогут. Для них потребуется устанавливать дополнительный трансформатор. Лучше сразу брать то оборудование, с подключением которого будет меньше проблем.

Первый и главный показатель – степень защиты. Для установки под открытым небом следует выбирать модели с герметичным корпусом под IP65 и выше. А для монтажа под крышей или в защищенном щитке вполне подойдет устройство с IP44.

Второй параметр – порог срабатывания, который выражается в Люксах. Обычно это диапазон от 2 до 50 Лк. Фотореле имеет регулировку данного показателя, чтобы пользователь мог настроить его свои под личные предпочтения. Приобретать прибор с нерегулируемым порогом срабатывания стоит только в крайнем случае.

Третий показатель – тип подключаемых ламп. Нередко фотореле предназначено исключительно для работы с лампочками накаливания, создающими активную нагрузку.

Для подключения люминесцентных приборов с уже реактивной нагрузкой требуется брать другой вид сумеречных выключателей. А для подсоединения ртутных либо натриевых светильников нужна аппаратура с дополнительным защитным контуром, рассчитанным на броски пускового тока.

При выборе реле с выносным фотоэлементом необходимо учесть длину кабеля между ними – он имеет определенные ограничения, менять его на больший по метражу нельзя

И последние параметры – габариты и вес. Самая большая по размерам часть фотореле – это блок питания с понижающим трансформатором внутри. Сам фотодатчик (светодиод) имеет совсем небольшие габариты.

Гораздо больше места занимает контактор или магнитный пускатель, через которые подключаются осветительные приборы. Все это должно уместиться в электрощите или возле светильника.

Важны ли дополнительные функции

Многие модели светоконтролирующих реле дополняются датчиком движения и таймером. Первый гарантирует включение освещения только при перемещении по контролируемой территории человека, а второй позволяет полностью отключать прибор днем независимо от уровня естественной освещенности.

Фактически все фотодатчики еще на заводе настраиваются так, чтобы при кратковременном освещении фарами проезжающего автомобиля попросту не срабатывать

Наиболее дорогие модели – это фотореле с электронным табло и программируемым контроллером. Эти приборы позволяют для каждого сезона и случая заложить свою программу работы.

Например, в зимний период освещение будет включаться раньше, а летом позже. Можно также предусмотреть выключение самого реле вместе с уличными светильниками после часа ночи, чтобы они не жгли энергию попусту.

Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи энергии

Фотоэлемент на основе мультикристаллического кремния

Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнуты КПД 43,5 %, 44,4 %, 44,7 %.

Отсутствие выпрямительных диодов и эффективных антенн на частоты электромагнитного излучения, соответствующие свету, пока не позволяет создавать фотоэлектрические преобразователи, использующие свойства кванта как электромагнитной волны, наводящей переменную ЭДС в дипольной антенне, хотя, теоретически, это возможно. От таких устройств можно было бы ожидать не только лучшего КПД, но и меньших температурной зависимости и деградации со временем.

Физический принцип работы фотоэлемента

Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.

Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны — энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.

Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с:

  • отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,
  • прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
  • рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
  • рекомбинацией образовавшихся фото-пар, на поверхностях и в объёме ФЭП,
  • внутренним сопротивлением преобразователя,
  • и некоторыми другими физическими процессами.

Для уменьшения всех видов потерь энергии в ФЭП разрабатываются и успешно применяется различные мероприятия. К их числу относятся:

  • использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
  • направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
  • переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
  • оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
  • применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;
  • разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
  • создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

Также существенного повышения КПД ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно-переизлучающих структур, линз Френеля, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭП и т. д.

5.2. Фотодиоды конструкции p-i-n. Принцип действия, основные характеристики

Фотодиоды p-i-n отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью.

Пример конструкции p-i-n фотодиода приведен на рисунке 5.1.

В p-i-n фотодиоде между областями с проводимостями р+ (база) и n+ (коллектор) расположен слой i (слой поглощения фотонов) собственной проводимости полупроводника (i – intrinsic). Фотоны вводятся в детектор через окно, имеющее тонкий слой просветляющего покрытия (толщина около l /4) с показателем преломления , согласующим разные среды – стекловолокно (nОВ 1,46) и полупроводник(nПП 3,5). В базе и коллекторе повышена концентрация носителей зарядов. В слое поглощения может создаваться некоторый примесный фон.

Рисунок 5.1. Конструкция p-i-n фотодиода

В основе работы фотодиода лежит обратно смещенный p — n переход. При нулевом смещении (ЕСМ = 0) ток дрейфа, протекающий через переход, сбалансирован противоположными токами из-за диффузии основных носителей. При ЕСМ¹ 0 диффузия прекращается. Фототок возникает при освещении i – слоя излучением определенной длины волны. При этом.образуются пары «электрон – дырка». На них воздействует поле, созданное источником ЕСМ и сосредоточенное в i – слое. Это поле заставляет дрейфовать электроны и дырки. Создается фототок дрейфа

(5.1)

где е – заряд электрона (1,6 ´ 10 -19 Кл), N – число электронов, прошедших из валентной зоны в зону проводимости. Однако, не все фотоны вызывают образование пар «электрон – дырка». По этой причине вводится понятие квантовой эффективности:

(5.2)

— соотношение числа электронов и фотонов в фотодетекторе.

Величина фототока определяется

(5.3)

Учитывая, что число фотонов зависит от мощности излучения

(5.4)

величина фототока может быть представлена

(5.5)

где h – постоянная Планка, с – скорость света, l — длина волны излучения.

Чувствительность фотодиода оценивается

(5.6)

Для фотодиодов характерна спектральная чувствительность за пределами длины волны

(5.7)

На рисунке 5.2 приведены характеристики спектральной чувствительности фотодиодов на основе кремния Si и германия Ge.

Завалы спектральной характеристики обусловлены длинноволновой границей чувствительности и шунтирующим действием емкости запертого p — n перехода на высоких частотах, когда из-за высокой энергии фотоны не успевают взаимодействовать атомом материала.

Полоса детектируемых частот фотодетектора оценивается на уровне 0,707 от максимальной чувствительности.

Эквивалентная электрическая схема фотодиода позволяет оценивать частотные свойства фотодетектора для электрических сигналов (рисунок 5.3).

Рисунок 5.2. Спектральная чувствительность фотодиодов

Рисунок 5.3. Эквивалентная электрическая схема фотодиода

На вольт-амперной характеристике фотодиода можно увидеть предельное значение ЕСМ (т.е. Епроб) и величину темнового тока, протекающего через прибор при отсутствии освещения (рисунок 5.4).

Темновой ток чаще всего обусловлен поверхностным током утечки. Он сильно зависит от температуры.

Быстродействие фотодиода зависит от времени нарастания фототока при воздействии на фотодиод импульса оптической мощности (рисунок 5.5).

Рисунок 5.4. Вольт-амперная характеристика фотодиода

Рисунок 5.5. Характеристика быстродействия

Величина t б определяется временем дрейфа носителей через i-область. Поэтому для увеличения быстродействия желательно уменьшить толщину i – слоя для электрического тока и сохранять толщину для светового потока. Это реализовано в конструкции фотодиода в форме «мезы» – горы .

Электрическая схема включения фотодиода приведена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6. Схема включения p-i-n фотодиода

В схеме включения разделительная емкость Ср позволяет устранить высокое напряжение смещения Есм (до 30 В) со входа малошумящего усилителя.

Динамический диапазон входных оптических мощностей для схемы фотодиода с усилителем может достигать 60 дБ.

Определяем номинал резистора

У советских сопротивлений номинал был указан буквенно-цифровым способом. У современных выводных резисторах номинал зашифрован цветовыми полосами. Чтобы заменить сопротивление после проверки на исправность, нужно расшифровать маркировку сгоревшего.

Для определения маркировки по цветным полоскам есть масса бесплатных приложений на андроид. Раньше использовались таблицы и специальные приспособления.

Можно сделать вот такую шпаргалку для проверки:

Вырезаете цветные круги, прокалываете их по центру и соединяете, самый большой назад, маленький – спереди. Совмещая круги, вы определяете сопротивление элемента.

Кстати на современных керамических резисторах тоже используется явная маркировка с указанием сопротивления и мощности элемента.

Если вести речь об SMD элементах – здесь всё достаточно просто. Допустим маркировка «123»:

12 * 10 3 = 12000 Ом = 12 кОм

Встречаются и другие маркировки из 1, 2, 3 и 4 символов.

Если деталь сгорела так, что маркировку вообще не видно, стоит попробовать потереть её пальцем или ластиком, если это не помогло – у нас есть три варианта:

  1. Искать на схеме электрической принципиальной.
  2. В некоторых схемах есть несколько одинаковых цепей, в таком случае можно проверить номинал детали на соседнем каскаде. Пример: подтягивающие резисторы на кнопках у микроконтроллеров, ограничительные сопротивления индикаторов.
  3. Замерить сопротивление уцелевшего участка.

О первых двух способах добавить нечего, давайте узнаем, как проверить сопротивление сгоревшего резистора.

Начнем с того, что нужно очистить покрытие детали. После этого включите на мультиметре режим измерения сопротивления, он обычно подписан «Ohm» или «Ω».

Если вам повезло, и отгорел участок непосредственно возле вывода, просто замерьте сопротивление на концах резистивного слоя.

В примере как на фото можно замерить сопротивление резистивного слоя или определить по цвету маркировочных полос, здесь они не покрыты копотью – удачное стечение обстоятельств.

Ну а если вам не повезло и часть резистивного слоя выгорела – остаётся замерить небольшой участок и умножить результат на количество таких участков по всей длине сопротивления. Т.е. на картинке вы видите, что щупы подключаются к кусочку равному 1/5 от общей длины:

Тогда полное сопротивление равно:

Такая проверка позволяет получить результат близкий к реальному номиналу сгоревшего элемента. Этот метод подробно описан в видео:

Теория обработки света

Так в чем же революционность цифровой камеры? Элемент, фиксирующий изображение, сенсор изображения (матрица) это решетка с плотной структурой, состоящей из крошечных сенсоров света. Ширина каждого всего 6 микрон – это 6 миллионных метра. 5 тысяч таких сенсоров могут поместиться на кончике остро заточенного карандаша.

Но сначала свет должен пройти через фильтр, который разделяет его на цвета: зеленый, красный и синий. Каждый сенсор света обрабатывает только один цвет. Когда в него ударяют фотоны, они поглощаются полупроводниковым материалом, из которого он сделан. На каждый поглощенный фотон сенсор света испускает электрическую частицу, она называется электрон. Энергия фотона передается электрону – это электрический заряд. И чем ярче изображение, тем сильнее электрический заряд. Таким образом, каждый электрический заряд обладает различной интенсивностью.

Затем печатная плата переводит эту информацию на язык компьютера, язык цифр и битов или последовательность единиц и нулей. Они представляют собой миллионы крошечных цветных точек, из которых и состоит фото – это пиксели. Чем больше пикселей в изображении, тем лучше разрешение. Другими словами это несколько миллионов микроскопических световых ловушек, которые вместе со всеми элементами фотоаппарата нацелены на одну задачу – преобразовать свет в электричество, что бы сделать прекрасные фотографии.

Дальше вся эта информация в цифровом виде подается в процессор, где она обрабатывается по определенным алгоритмам. Затем уже готовая фотография передается в память фотокамеры, где она и хранится и доступна для просмотра пользователю.

Так вкратце можно изобразить принцип работы цифрового зеркального фотоаппарата.

  • Советы по выбору фотокамеры
  • Виды цыфровых фотоаппаратов
  • Как выбирают фотоаппарат

Как ведётся подключение фотореле

Собственно, на картинке приведён пример, как подключать фотореле. Добавим, что, как правило, присутствует три провода, исходящие из корпуса. Назначение:

Схема подключение реле

  1. Красный – фаза, уходящая на лампы освещения.
  2. Чёрный – фаза, приходящая от источника питания 220 В.
  3. Зелёный – земля.

Набор проводов фотореле может состоять и из прочих цветов. К примеру, вместо красного коричневый. Придётся почитать инструкцию на фотореле, допустимо попробовать незамысловатый метод: первичная обмотка трансформатора должна без сложностей звониться. Реле может быть нормально разомкнутым, не пропускать ток. Сопротивление первичной обмотки не будет нулевым. Даже для постоянного тока мультиметра. Проведите измерение, и удастся отыскать землю. Что касается фазы, если подать напряжение не туда (реле нормально замкнутое), хватает прикрывания прибор крышкой, чтобы цепь перешла в непонятное состояние. Рекомендуем в случае отсутствия инструкции просто снять крышку и посмотреть, куда идут провода. Фазный делится надвое: первая ветвь пойдёт минуя ключ (реле, тиристор) на выход, вторая послужит для питания трансформатора. Питание подайте на конец, не отделенный от трансформатора ключом. Оставшийся провод — земля.

Посмотрите на рисунок, где авторы изобразили схему подключения фотореле. Все они однотипны, смело берите на вооружение. Выдержан цвет проводов из нашего примера. На практике гамма порой отличается, но по описанию становится понятно назначение.

AOD256 Datasheet (PDF)

1.1. aod256.pdf Size:302K _aosemi

AOD256
150V N-Channel MOSFET
General Description Product Summary
VDS
150V
The AOD256 uses trench MOSFET technology that is
uniquely optimized to provide the most efficient high
ID (at VGS=10V) 19A
frequency switching performance. Both conduction and
RDS(ON) (at VGS=10V) 5.1. aod254.pdf Size:223K _inchange_semiconductor

INCHANGE Semiconductor
isc N-Channel MOSFET Transistor AOD254
·FEATURES
·Static drain-source on-resistance:
RDS(on)≤46mΩ
·100% avalanche tested
·Minimum Lot-to-Lot variations for robust device
performance and reliable operation
·DESCRITION
·Switching applications
·ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(T =25℃)
a
SYMBOL PARAMETER VALUE UNIT
V Drain-Source Voltage 150 V
DSS
V Gate-S

5.2. aod2544.pdf Size:285K _aosemi

AOD2544
150V N-Channel AlphaMOS
General Description Product Summary
VDS
• Latest Trench Power AlphaMOS (αMOS MV) technology 150V
• Very Low RDS(ON)
ID (at VGS=10V) 23A
• Low Gate Charge
RDS(ON) (at VGS=10V)

5.3. aod254.pdf Size:363K _aosemi

AOD254
150V N-Channel MOSFET
General Description Product Summary
VDS
150V
The AOD254 uses trench MOSFET technology that is
uniquely optimized to provide the most efficient high
ID (at VGS=10V) 30A
frequency switching performance.Power losses are
RDS(ON) (at VGS=10V)

Схема подключения ИК-приемника

Я же решил пойти несколько другим путем, может быть «варварским», но от этого не менее, а даже более эффективным.

Рис. 1. Примерная принципиальная схема включения ИК-приемника в ресиверах.

Рис. 2. Структурная схема фото-приемника TSOP4838.

На рисунке 1 показана схема включения фотоприемника дистанционного управления ресивера «Topfield 5000СІ». Схема состоит из интегрального фотоприемника TSOP4838 и нескольких деталей. Практически все аналогичные схемы других ресиверов выполнены точно так же, разница только в том, какой интегральный фотоприемник, на какую частоту, ну и цоколевка может отличаться.

При этом все интегральные фотоприемники, независимо от марки, типа, цоколевки и корпуса, функционально идентичны, и их структурные схемы практически совпадают (не считая нумерации выводов).

На рисунке 2 показана структурная схема фотоприемника TSOP4838. Как видно, на выходе транзисторный ключ, подтянутый к плюсу питания через резистор 33 kOm. Похоже, 33 kOm показалось много, и в схеме на рисунке 1 параллельно ему включен еще резистор на 10 kOm.

Ну и что мне мешает просто подключить дополнительный фотоприемник параллельно основному, как это показано на рисунке 3? Да ничего не мешает. И опытами это подтверждается. Два фотоприемника работают, и друг другу не мешают, конечно, если сигнал управления от пульта поступает только на один из них. Ну а как же иначе, ведь дополнительный фотоприемник будет в другой комнате.

Рис. 3. Принципиальная схема подключения дополнительного фотоприемника к спутниковому тюнеру.

Практически все было сделано следующим образом. Нужно вскрыть корпус ресивера и к выводам фотоприемника, прямо к печатным дорожкам, подпаять три разноцветных монтажных провода, у меня они белого, зеленого и синего цвета. Затем их вывести через предварительно проделанное отверстие в корпусе ресивера наружу. Разделать и временно заизолировать.

Еще потребуется нужной длины трехпроводной кабель для электропроводки с заземлением, желательно самый тонкий. Такой кабель хорош не только тем, что в нем три провода, но и тем, что эти провода разного цвета, в моем случае — белый, зеленый и синий.

Кабель прокладываю тем же путем, что и был проложен кабель для подачи сигнала на телевизор. Затем, на конце возле телевизора разделываю кабель и припаиваю к нему выводы дополнительного фотоприемника. Изолирую изолентой.

Сам дополнительный фотоприемник прилепил к корпусу телевизора обычной изолентой.

На другом конце, у ресивера, разделываю кабель, и присоединяю его к проводам, выведенным предварительно от основного фотоприемника, расположенного на плате ресивера. Изолирую изолентой. Разноцветность проводов не дает возможности наделать ошибок при подключении.

5.4. Фотодиоды конструкции TAP

Фотодиоды конструкции TAP разработаны в середине 90-х годов 20 века для преодоления проблемы частотного ограничения детектируемых сигналов. Проблема связана с паразитными ёмкостями и резисторами фотодиодов P-i-N и APD (рисунок 5.3). Разработки этих приборов особенно актуальны для систем передачи на скорости 160 Гбит/с (например, STM 1024). Фотодиоды TAP обеспечивают эффективное детектирование оптических сигналов в полосе частот до 200ГГц, что в сравнении с приборами P-i-N и APD даёт преимущество по полосе частот в 4-5 раз. При этом сохраняется температурная стабильность и интегрируемость приборов. На рисунках 5.9 и 5.10 представлены схемы прохождения оптических волн в двух типах приборов: TPWD (Travelling-wave Photodetector); P-TPWD (Periodic TPWD). В этих структурах сосредоточены зоны оптического усиления и оптического поглощения (детектирования), обозначенные на рисунках 5.11 и 5.12 соответственно Gain и Absorpcion.

Рисунок 5.9. Фотодиод с распределенной структурой TWPD

Рисунок 5.10. Фотодиод c периодической распределённой структурой P-TWPD

Рисунок 5.11. Конструкция фотодетектора TWPD

Рисунок 5.12. Конструкция фотодетектора P-TPWD

Оптическое излучение вводится в область Waveguide, представляющую собой плоский оптический волновод. Схематичное распределение областей усиления и поглощения приведено на рисунке 5.13.

Рисунок 5.13. Расположение зон оптического усиления и поглощения в распределённых фотодетекторах бегущей волны TAP (TPWD и P-TPWD)

Как видно из рисунка входная оптическая мощность увеличивается усилителем до величины насыщения. Это может происходить однократно и многократно и тем можно добиваться требуемой величины фототока и быстродействия.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации