Антиплагиат (1220518), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Для обеспечения точной фиксац ии датчиками прохож дения дроби необходимо установитьоптимальную область чувствительности датчика в горизонтальной и вертикальной оси с учётом геометрических размеровдроби. Согласно 3.1.1 диаметр дроби составляет 5 мм. В горизонтальной плоскости областьчувствительности датчикаопределяется расстоянием меж ду источником и приёмником. При выборе данного параметра важ ное учесть тот факт, чтопри увеличении расстояния меж ду источником и приёмником излучения, рассеивание света увеличивается, а вместе с нимпадает мощ ность светового потока на единиц у площ ади. С учётом вышесказанного расстояние меж ду источником иприёмником устанавливается равным 40 мм.
Область чувствительности в вертикальной плоскости в случае использованияодной пары источник-приёмник равна высоте светодиода. Диаметр основания диода АЛ165Б с ц околем КДИ-12 составляет6 мм. С учетом того, что диаметр дроби составляет 5 мм, при незначительном отклонении дроби от горизонтальной оси,проведённой меж ду источником и приёмником, датчик не будет срабатывать. Надёж ное фиксирование датчикамипрохож дения дроби при использовании одной пары источник-приёмник затруднительно, так как областьчувствительности датчика в вертикальной плоскости сопоставима с размерами дроби.
Для увеличения областичувствительности в вертикальной плоскости используется большее количество пар источник-приёмник. Они размещ аютсявертикально друг над другом на максимально близком расстоянии, как показано на рисунке 3.10. Областьчувствительности в вертикальной плоскости установлена размером 36 мм, что соответствует шести парам источникприёмник. Таким образом, установленная область чувствительности датчика позволяет гарантированно фиксироватьпрохож дение дроби через него. Длина базы датчика скорости устанавливается исходя из удобства монтаж а первого ивторого датчиков, а так ж е гарантированного попадания дроби в область чувствительности второго датчика.
Длина базыL установлена размером 50 мм.Светодиоды не нуж даются в управлении и подключаются к источнику питания напрямую. Так как напряж ение источникапитания равное 4,5 В больше допустимого напряж ения питания светодиода АЛ165Б равного 1,8 В, необходимо подобратьрезистор для ограничения тока через светодиоды. Возмож ные схемы подключения резисторов и светодиодовпредставлены на рисунке 3.11.1 – фотоприёмник; 2 – светодиод; 3 – дробьРисунок 3.10 – Размещ ение светодиодов и фотоприёмниковНа рисунке 3.11 а) изображ ена схема последовательного подключения светодиодов через один резистор. Подобный видсоединения позволяет сократить потребляемый ток и подключить большое количество светодиодов через один резистор.Все светодиоды,которые соединяются последовательно, долж ны быть одного типа, а блок питания долж ен иметьдостаточную мощ ность и обеспечить соответствующ ее напряж ение, равное произведению количества светодиодов наноминальное напряж ение одного из них.
В данном случае для подключения шести светодиодов необходимо напряж ение,http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12976309&repNumb=113/2026.05.2015Антиплагиатрассчитываемое по формулеUL = UD n, (3.2)где UD – типичное значение прямого напряж ения, В, согласно таблиц е 3.3.1, UD = 1,5 В; n – количество светодиодов, шт.Подставив численные значения в формулу (3.2), найдём необходимое напряж ениеUL = 1,5 6 = 9 В.Полученное значение в два раза больше, чем напряж ение, которое мож ет обеспечить используемый источник, значит,рассматриваемая схема не подходит.На рисунке 3.11 б) изображ ена схема, на которой все светодиоды подключены параллельно друг другу и через одинобщ ий резистор соединены с источником питания.
Данная схема позволяет использовать всего один резистор, однакодаж е одинаковые светодиоды, всё равно имеют некоторый разброс параметров и поэ тому требуют различныенапряж ения. Подключив их параллельно через один резистор, один из диодов будет светиться ярче, и брать на себябольше тока, пока не выйдетиз строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградац ию кристалласветодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каж дый из них долж ен иметь свой собственный ограничительныйрезисторРисунок 3.11 – Схемы подключения резисторов и светодиодовНа рисунке 3.11 в) изображ ена схема, на которой каж дый диод соединён последовательно с индивидуальным резистором,а э та пара светодиод и резистор подключена параллельно к таким ж е парам и источнику питания.
В таком случае,напряж ение которое необходимо подать на каж дый диод равно его номинальному значению прямого напряж ения.Напряж ение источника питания = 4,5 В больше напряж ения питания диода 1,5 В, поэ тому необходимо использоватьрезистор, номинал которого рассчитывается по формуле, (3.3)где, - напряж ение источника питания, В, =4,5 В; – типичное значение прямого напряж ения, В, согласно таблиц е 3.1, UD =1,5 В; – рабочий ток светодиодов, А, согласно таблиц е 3.1, =0,02 А.Подставив численные значения в формулу (3.3), найдём номинал резистораВыбираем ближ айшее большее значение стандартного ряда номинальных значений сопротивлений и получаем R1 = 154Ом.В качестве фотоприёмника возмож но использованиеразличных полупроводниковых приборов, таких как фоторезистор,фототранзистор, фототиристор и фотодиод.Фототиристоры применяются в управляемых светом выпрямителях и наиболеенапряжениях.эффективны в управлении сильными токами при высоких[39]Фотодиоды только преобразуют свет в э лектрический ток, но не усиливают его, в отличие от фототранзисторов.Фототранзисторы обладают значительной большей, чем фотодиоды, чувствительностью — порядка сотни миллиампер налюмен.
Общ им недостатком для фототранзисторов и фоторезисторов является большая инерц ионность, что ограничиваетих применение в качестве быстродействующ их выключателей.Проанализировав приведённые выше данные, решено использовать в качестве фотоприёмника инфракрасныйвысокочувствительный кремневый фотодиод КОФ137А исходя из его чувствительного спектрального диапазона.Параметры фотодиода приведены в таблиц е 3.2.Таблиц а 3.2 - Фотометрические и э лектрические параметры ИК-фотодиода АЛ165БФототок Ip при э нергетической облучённости Е=1 мВт/см2 на lмакс=0,87 мкм при Up=10 В, мкА40-70Темновой ток Iт при Up=10 В, нА5Емкость при Up=10 В, С, пФ7Время нарастания и спада фототокапри Up=10 В и Rн=50 Ом, нс7Спектральный диапазон, нм750-1100Диаметр фотодиода составляет 6 мм, а высота 9 мм. Диаметр фотодиода равен диаметру фотодиода, значит, высотадатчика равна рассчитанным ранее 36 мм.Засветка - э то реж имработы фотодиода, когда напряж ение на его выводах переходит порог отпирания диода из зафото-ЕДС т.е.
выше 0,6 В. При отпирании диода его внутренне сопротивление резко уменьшается, и большая частьэ нергии фото-ЕДС выделяется в виде тепла на кристалле диода. Если диод ничем не заперт, то достаточно небольшогоосвещ ения чтобы он открылся. Что-бы избеж ать засветки, необходимо или использовать нагрузку или источник тока,включенный на встречу фото-ЭДС или оба э тих варианта вместе. Нагрузка фотодиода принимается равной 10 КОм, асхема подключения фотодиода к входу МК показана на рисунке 3.12.Рисунок 3.12 – Схема подключения фотодиода к входу микроконтроллераВ ходе создания сенсорного блока, была обнаруж ена проблема с областью чувствительности датчиков в осевомнаправлении. На рисунке 3.13 а) изображ ен датчик, состоящ ий из пары источник-приёмник.
Так как светодиод имеетполусферическую форму на своём торц е, свет, исходящ ий из него рассеивается в некотором секторе перед ним.Проведённые э ксперименты показали, что при использовании такой конструкц ии датчика, надёж ность детектированияпролетающ ей дроби уменьшается. В связи с возникшей проблемой, возникла необходимость проведения анализаконструкц ии датчика и поиск решения задачи повышения надёж ности его работы.Решением возникшей проблемы стала установка ширмы перед источником излучения с узкой прорезью, позволяющ ейограничить прямонаправленным лучом его излучение, как показано на рисунке 3.13 б). А установка такой ж е ширмыперед приёмником излучения позволяет добиться уменьшения засвечивания фотодиода от посторонних источников, чтотак ж е повышает чувствительность датчика.Рисунок 3.13 – Картина распространения излучения источника без ширмы со щ елью и с ширмой3.3.2 Разработка счётного блокаБлок счёта состоит из микроконтроллера и индикатора.
Сигнал от датчиков сенсорного блока поступает на входы МК,http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12976309&repNumb=114/2026.05.2015Антиплагиатпрограмма которого обрабатывает сигналы следующ им образом. После подачи питания на датчик скорости, излучениесветодиодов попадает на фотодиоды, вызывая отпирание фотодиодов, вследствие чего те начинают пропускать ток навходы МК. До момента прохож дения дробью первого датчика, на всех входах МК установлен уровень сигнала,соответствующ ий току, пропускаемому фотодиодами, э тот ток регистрируется МК как логическая единиц а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
