Fotograf


-warszawa
-Koszalin
-poznań
-Łódź
-Kraków
-rzeszów
-lublin
-Kielce
-Gliwice

Reklama
Aparat Pentax k-3 II body - sprawdź promocję.
teatr dla dzieci śląsk
A A A

Światłomierz fotoelektryczny

Światłomierz fotoelektryczny składa się zasadniczo z trzech części (- 141): z elementu fotoelektrycznego, który przekształca wielkości świetlne na równoważne wielkości elektryczne, wzmacniacza, który te bardzo małe w'elkości elektryczne zmienia na wartości dające się przetwarzać, i z urządzenia wskaźnikowego. Omówmy dokładniej poszczególne podzespoły. Naj­pierw nieco o odbiorniku fotoelektrycznym. Zasadniczo można stosować tu fotokomórki, fotodiody, fotoogniwa i fotooporniki. Na - 142 podano pa-rametry tych podzespołów. Jak podano fotokomórki mają bardzo małą czułość, tak że stosując je trzeba by zbudować bardzo duże układy. Ponadto wymagają one bardzo wysoko-omowych oporników roboczych, które w połączeniu ze spotykanymi w han­dlu elementami półprzewodnikowymi współpracują z dużymi trudnościami. Dlatego też można by je stosować tylko w połączeniu z układami lampo­wymi. Znacznie lepsze wydają się do naszego celu inne elementy kon­strukcyjne. Fotodiody są wprawdzie bardzo czułe, jednakże również nie nadają się ze względu na małą powierzchnię odbioru, wysokie prądy przy braku światła oraz dużą zależność temperaturową. dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz prądu stałego, który buduje się na tranzystorach krzemowych, aby jego dryf temperaturowy był mały. Do tych wzmacniaczy można połączyć zarówno fotoogniwa, jak i fotooporniki. Na początku należy oszacować wielkości sygnałów w odniesieniu do wy­maganego wzmocnienia. Licząc się z tym, że wskaźnik musi mieć czułość co najmniej 0,1 lx, otrzymuje się dla poszczególnych fotoodbiorników na­stępujące wielkości prądu: element selenowy o powierzchni 5 cm8 0,05 uA element krzemowy o powierzchni 2 cm* 0,2 nA fotoopornik CdS —8/10 V 0,02 iA Prądy te muszą być wzmocnione do wymaganej przez wskaźnik wiel­kości. Poniżej zaproponujemy dwa przyrządy wskaźnikowe, jeden dla metody wychyłowej, a drugi — dla metody kompensacyjnej. W pierwszym siła światła zostanie wskazana przez odpowiednie wychylenie wskazówki mier­nika. Mierniki mają pełne wychylenie skali dla 1 mA przy najmniejszej podziałce 15-H30 |iA. W metodzie kompensacyjnej prąd elektryczny jest kompensowany za po­mocą dającego się zmieniać znanego prądu płynącego przeciwnie. Położenie regulatora kompensatora jest miarą natężenia oświetlenia. Stan równowagi jest pokazywany przez czuły przekaźnik lub przez lampę połączoną z prze-rzutnikiem tranzystorowym lub lampowym. Odpowiednie mikroprzekaź-niki, które się tutaj nadają, mają czułość progową 1 mA przy dokładności ok. 20 iA. Porównując istniejące wielkości wejściowe (0,02-^0,2 nA) z wy- Ze względu na swą czułość i możliwość dopasowania, najlepiej nadają się tu fotoogniwa krzemowe. Są one jednak drogie i bardzo trudno je kupić. Fotoogniwa selenowe są znacznie lepsze, mają jednak mniejszą czułość niż krzemowe, chociaż można to wyrównać przez odpowiednio większe po­wierzchnie odbioru, co ma tę dodatkową zaletę, że daje stosunkowo uśred­nioną wartość pomiarową. Jeśli idzie o cenę i czułość fotooporniki wydają się być jeszcze lepsze. Licząc się z natężeniem oświetlenia ok. 10-^0,1 lx, można przyjąć, że przy użyciu fotooporników uporamy się z większą częścią zakresu intensywności oświetlenia. Mniejsze prądy płynące przy mniej­szym natężeniu oświetlenia muszą być wzmacniane tak, aby można je było odczytać na wskaźniku. Zasadą wszystkich podanych niżej układów jest maganymi wielkościami wyjściowymi (20 nA), otrzymuje się wymagane Wzmocnienie (100-r-1000-krotne). To wzmocnienie prądu należy uzyskać tylko za pomocą dwustopniowego wzmacniacza prądu stałego Tranzystor Tt pracuje w układzie wspólnego emitera, a T2 w układzie wtórnika. Jako tranzystory należy stosować typy krzemowe, aby w miarę możności dryf temperaturowy utrzymać na niskim poziomie. Poniżej podano niektóre przybliżone wzory do oceny wymiarowania wzmac­niacza. Prąd roboczy tranzystora Ti powinien być większy niż 100 nA, aby zapew- .nona była prawidłowa praca układu. Wielkość opornika w bazie Rv otrzy­muje się ze wzoru: przy czym Ici = 200 nA, gdy napięcie baterii UB podamy w V. B. jest wzmocnieniem wielkich sygnałów tranzystora T. R* x Wartość opornika Ra otrzymuje się z wyrażenia: gdzie Jf 2 mai oznacza wymaganą maksymalną wartość prądu emitera dru­giego stopnia wzmacniacza. Wzmocnienie określa się w następujący sposób: prąd wejściowy wzmocniony przez tranzystor T-. wynosi A Jci = A Je-Bi. Wartość ta dzieli się na prąd płynący przez Ra i przez tranzystor T2. Ten ostatni prąd zostaje wzmocniony o współczynnik B2. Przybliżona wielkość wzmocnienia wynosi więc W ten sposób można określić wszystkie parametry wzmacniacza. Przykłady obliczeniowe zostaną podane w dalszych rozdziałach. Trzeba by jeszcze zwrócić uwagę na to, że przy prądzie kolektora 200 u-A wzmocnienie prądowe będzie wynosiło w przybliżeniu 0,6 tej wartości, która normalnie jest podana w odniesieniu do Jc = 1 mA. Jest to szcze­gólnie istotne przy obliczaniu opornika obwodu bazy pierwszego tranzy­stora.