Если у вас нет аккаунта, зарегистрируйтесь
Забыли пароль?
Войти
Новые оптоэлектронные приборы для среднего ИК-диапазона открывают новые возможности для создания портативных датчиков. Использование диодной оптопары позволяет создать недорогие, миниатюрные и универсальные приборы.

Начало работы

Введение

Рассмотрим порядок работы с нашими свето- и фотодиодами на примере измерения концентрации метана. Метан имеет сильную полосу поглощения в области спектра 3,4 мкм, следовательно, нам нужна оптическая система, чувствительная к этой длине волны. Ниже нами будет рассмотрена одноканальная измерительная схема.


Спектр поглощения метана

Оптическая система светодиод-фотодиод в общем случае состоит из 5 частей:
1. светодиод (LED)
2. устройство для питания светодиода (драйвер)
3. фотодиод (PD)
4. устройство обработки сигнала с фотодиода
5. устройство, синхронизирующее работу светодиода и фотодиода


Общая схема системы

1. Светодиод (LED)

Название каждого нашего светодиода соответствует его спектру излучения. Светодиод с максимумом излучения на длине волны 3,4 мкм (в этой области находится основная полоса поглощения метана) имеет название Lms34LED:


Спектр излучения Lms34LED при 150 mA в режиме qCW.


2. Устройство для питания светодиода (драйвер)

Для питания светодиода можно использовать драйверы, выпускаемые ООО "ЛЕД Микросенсор НТ", или внешний источник сигнала. Мы предлагаем 4 типа драйверов:

Общая схема питания светодиодов:


Для оптимальной работы светодиода мы рекомендуем использовать:
квазинепрерывный режим (QCW) с коэффициентом заполнения 50% или 25% для получения максимальной средней мощности;
импульсный режим с импульсами малой продолжительности (менее 50 мс) для обеспечения максимальной пиковой мощности.
Жесткий непрерывный режим НЕ рекомендуется.


Подробнее о режимах работы светодиода:

3. Фотодиоды

Название каждого фотодиода соответствует длинноволновой границе его чувствительности и размеру чувствительной площадки. Для измерения метана требуется фотодиод, перекрывающий его полосу поглощения около 3,4 мкм и спектрально согласованный со светодиодом Lms34LED. Для этой цели мы предлагаем фотодиоды с длинноволновой границей чувствительности 3,6 мкм и размером чувствительной области 0,3/0,5 мм – Lms36PD-03/Lms36PD-05. Ниже представлен спектр фотодиода Lms36PD-05:


Спектр фоточувствительности фотодиода Lms36PD-05


В фотодиоде происходит преобразование оптического излучения, попадающего на чувствительную площадку, в электрический ток. Возможно несколько вариантов подключения и работы фотодиода:
▪ фотовольтаический (фотогальванический) режим – фотодиод работает без внешнего обратного смещения как источник тока
▪ фотодиодный режим – на фотодиод подается внешнее обратное смещение
Ниже представлены соответствующие схемы подключения фотодиодов:

Для обеспечения оптимальной работы ИК фотодиодов нашего производства и получения наиболее низкого уровня шума мы рекомендуем использовать фотовольтаический режим без внешнего смещения.
Внимание!
Схемы выше представлены для общего ознакомления. Схемы подключения и полярности для конкретных моделей фотодиода находятся в прилагающихся к приборам техническим паспортам.

Note!
Рекомендуется экранировать фотодиод и подключить землю фотодиода к общей земле используемой электроники.




4. Предусилитель для фотодиода

Предусилитель необходим для преобразования токового сигнала фотодиода в сигнал напряжения и его усиления. Предусилители производства ООО «ЛЕД Микросенсор НТ» обеспечивают работу фотодиода без внешнего обратного смещения в фотовольтаическом режиме. Вы можете выбрать фотодиод со встроенным предусилителем - модель LmsXXPD-XX-R(W)-PA, или отдельную плату предусилителя - PAb.

Подробнее о фотодиодах с предусилителем:


5. Устройство синхронизации работы светодиода и фотодиода

Для получения более высокого соотношения сигнал/шум при использовании оптопар светодиод-фотодиод рекомендуется использовать синхронное детектирование. В этом случае фотодиод детектирует сигнал светодиода только в момент подачи на него питающего импульса, а также производится преобразование полученного импульсного сигнала в постоянный с дополнительным усилением. Для этих целей мы предлагаем синхронный детектор SDM, который синхронизирует работу светодиода с драйвером и фотодиода со встроенным предусилителем, преобразует напряжение с выхода предусилителя фотодиода в сигнал постоянного напряжения с усилением, пропорционально амплитуде входного напряжения.

Подробнее о синхронном детекторе:

Подготовка к работе

При наличии всех вышеуказанных устройств можно приступать к работе.
Если используется фотодиод с отдельным предусилителем (PAb), начинайте с шага 1.
Если используется фотодиод со встроенным предусилителем, перейдите к шагу 4.

1) Пайкой соедините электроды фотодиода (анод, катод и землю) с соответствующими контактами предусилителя.



ВНИМАНИЕ
- Соблюдайте полярность подключения фотодиода: анод помечен красной точкой, катод - черной точкой.


2) Соедините выход предусилителя с клеммником входа синхронного детектора SDM.



3) Соедините клеммник питания предусилителя синхронного детектора со входом питания предусилителя, переходите к шагу 6.



ВНИМАНИЕ
- Проверьте правильность соединений перед включением фотодиода.
- Не соединяйте фотодиод с мультиметром.


4) Соедините выход предусилителя с клеммником входа синхронного детектора SDM.


5) Соедините клеммник питания предусилителя синхронного детектора со входом питания предусилителя.


6) Выберите нужные значения времени усреднения и усиления сигнала синхронного детектора SDM.

ВНИМАНИЕ
Подробную информацию о режимах настройки синхронного детектора см. в соответствующем руководстве по эксплуатации.


7) Тщательно соедините контакты светодиода с клеммником подключения светодиода драйвера.

ВНИМАНИЕ
- Контакт клеммника, помеченный “LED +”, должен быть соединен с анодом светодиода (помечен красной точкой). Неправильное соединение приведет к выходу светодиода из строя.


8) Соедините выход синхронизации драйвера с входом синхронизации синхронного детектора SDM, либо другого синхронизируемого устройства.


9) Выберите параметры питания светодиода (длительность импульса, частоту и ток), если используется драйвер с настраиваемыми параметрами.
ВНИМАНИЕ
Подробную информацию о режимах настройки драйвера см. в соответствующем руководстве по эксплуатации.


10) Соедините клеммник сигнального выхода с устройством обработки сигналов (мультиметр, осциллограф, ПК с АЦП и т. д.).


11) Подключите адаптер питания (12В DC, стабилизированное) к драйверу и синхронному детектору, соблюдая полярность. После выполнения данных шагов на устройстве обработки сигналов появится сигнал, с которым можно работать.