2.3 Розроблення принципової схеми вимірювального каналу системи

Необхідно зауважити, що, при синтезі принципової схеми інформаційно-вимірювальної системи ультрафіолетового випромінювання, в першу чергу слід врахувати необхідність узгодження рівня вихідних напруг вимірювальних каналів (операційних підсилювачів), а також можливість такого підключення входів операційних підсилювачів до фотодіода, яке дасть можливість простого перемикання фотодіода з режиму короткого замикання в режим холостого ходу, а також можливість вимірювання струму фотодіода для врахування залежності від нього спадів напруги та. Найпростішим методом такого узгодження рівнів напруг є використання подільників напруги на постійних резисторах. Використання таких подільників зменшує чутливість вимірювальних каналів, але при виборі як аналого-цифрового перетворювача сучасного багаторозрядного перетворювача чутливість вимірювальних каналів буде достатньою.

Принципова схема вимірювального каналу інформаційно-вимірювальної системи ультрафіолетового випромінювання, синтезована згідно сформульованих вище вимог, представлена на рис. 2.8. Вимірювальний канал освітленості (що створює режим короткого замикання для фотодіода ) складається з:

1. операційного підсилювача , що працює в інвертуючому режимі, охопленого зворотнім зв’язком (резистор);

2. подільника напруги (резистори і), що узгоджує рівні сигналів, які поступають на вихід.

Через те, що під час вимірювання освітленості, тобто режиму короткого замикання фотодіода , напруга на виході операційного підсилювачанижча, ніж напруга “уявної землі”. Тоді діодзапертий і резисторна коефіцієнт передачі операційного підсилювачане впливає.

При роботі вимірювального каналу температури фотодіод затемнений (на нього не потрапляє ультрафіолетове випромінювання) і знаходиться в режимі неробочого ходу. Сам вимірювальний канал містить операційний підсилювач, що працює в неінвертуючому режимі. Великий вхідний опір підсилювачав цьому режимі не дає можливості подільнику на резисторахінавантажувати фотодіод. В режимі вимірювання температури напруга на виході підсилювачаперевищує напругу “уявної землі”. Тому подільник напруги (резисториі) узгоджує рівні сигналів, які поступають на вихід(напруга на виходімає бути завжди нижча, ніж напруга “уявної землі”).

Рис. 2.8. Принципова схема вимірювального каналу інформаційно-вимірювальної системи ультрафіолетового випромінювання

Перемикання режимів роботи (неробочий хід – коротке замикання) фотодіода в схемі рис. 2.8 виконується з допомогою електронного ключа. При знаходженні ключав лівому по схемі положенні неінвертуючий вхід операційного підсилювачапідключено до „уявної” землі, сам операційний підсилювачпрацює в нормальному режимі підсилення. Зокрема, напруга на фотодіодіне перевищує зміщення операційного підсилювача(декілька десятків мкВ), тобто реалізується режим короткого замикання фотодіода. При знаходженні ключав правому по схемі положенні операційний підсилювачзнаходиться в режимі насичення за рахунок того, що напруга живленнязначно перевищує суму напруги “уявної землі”та спаду напругина фотодіоді, тобто. Тому вихідна напруга операційного підсилювачанаближається до напруги живлення 9 В. Тоді діодпереходить в стан провідності та через фотодіодпротікає робочий струм. Оба операційні підсилювачіівибрані такого типу, які мають на вході польові транзистори зпереходом. Тому операційний підсилювачне втрачає високого вхідного опору навіть при насиченні. Таким чином, якщо ключзнаходиться в правому положенні то реалізується режим холостого ходу фотодіода.

На всіх виходах ввімкнено конденсатори фільтрів, що служать для зменшення рівня завад нормального виду, які виникають при дії електромагнітних полів на фотодіод.