зміни значно менші.
Найбільш ефективно ФЕП розміром 2x3 і 2х5 мм (звичайно використовувані
для фотоpчитувания з перфострічок) працюють із навантажувальними опорами до
500 Ом. У цьому діапазоні навантажень відносні зміни напруги і струму
навантаження не перевищують 20% (в інтервалі температур +20 - +60°C).
Оптичні системи фотозчитувачів звичайно не забезпечують високої
рівномірності опромінення фотоголовки, що складається з набору ФЕП, по всій
її поверхні. Розходження в інтенсивності опромінення призводить до розкиду
сигналів, що знятих з окремих ФЕП касети. Нерівномірність опромінення
особливо позначається при малих опорах навантаження. Зі збільшенням опору
навантаження вплив світлової нерівномірності на розмір фотосигналу
знижується.
Коли ФЕП у фотозчитуватчах працюють з оберненим зсувом розмір Iу
вибирається з врахуванням опромінення елементів, ступеня прозорості
перфострічки і діапазону зміни робочої температури. З підвищенням
температури розмір (1500 Вт/м2. Напруга xoлостого ходу починаючи з деякого
струму відпливу зростає, проте при досягненні визначеної температури його
ріст припиняється.
Фотозчитувач може бути використаний для введення інформації в
інтерполюючі пристрої систем цифрового програмного керування, електронні
обчислювальні машини й інші пристрої автоматики. В якості світлочутливих
елементів у зчитувачі використовувалися дев'ять кремнієвих ФЕП. розміщених
а касеті фотозчитуючої голівки. Джерелом світла служить лампа розжарення
типу СЦ-48 з номінальною напругою 8 В і потужністю 30 Вт. Для підвищення
терміну служби, на лампу подається напруга 6 В. Зображення нитки розжарення
лампи проектуеться на отвори діафрагми фотозчитуючої головки
напівциліндричною лінзою. Засвітка здійснюється через отвір у діафрагмі, що
має площу, приблизно рівну площі отворів у перфострічці.
Зчитування інформації, закодованої у вигляді комбінації отворів на
перфострічці, здійснюється шляхом послідовного переміщення стрічки між
освітлювачем і ФЕП. Кожний елемент зчитує інформацію, записану тільки на
одній доріжці. При наявності отворів на перфострічці ФЕП освітлюються і
виробляють електричні сигнали, що посилюються і перетворюються
підсилювачами кодових доріжок і підсилювачем головної (синхронізуючої)
доріжки.
Дев'ять ФЕП забезпечують одержання восьми вихідних сигналів із кодових
доріжок і одного сигналу з доріжки синхронізації і дозволяють
використовувати стандартні пяти- і восьмиканальні перфострічки. Виходи
восьми каналів кодових доріжок стабілізуються сигналом із доріжки
синхронізації таким чином, що вихідні сигнали з'являються одночасно.
Мал.3.1. Перший каскад підсилювача ведучої і кодової доріжок.
Перший каскад на транзисторі Т працює в ключовому режимі. При
відсутності сигналу з ФЕП ключ знаходиться в режимі відсічки. При
освітленні ФЕП ключ переходить у режим насичення і напруга на колекторі Т
зменшується до 0,1 В.
Тому що використовувана у фотозчитувачі перфострічка може мати
достатньо великий коефіцієнт прозорості (до 70%), то і при відсутності
пробивання на ній напруга ФЕП може перевищувати напругу відсічки ключа й
останній буде знаходитися в режимі насичення. Для узгодження ФЕП із
підсилювачем при використанні перфострічки різноманітної прозорості на базу
транзистора Т через резистори R2 і R3 подається зсув із загального для
підсилювача головних і кодових доріжок потенціометра R4.
Фотозчитувачі з лампами розжарення достатньо громіздкі і споживають
багато електроенергії, потребують збірної оптики (лінзи, світловоди). Крім
того, вольфрамові спіралі ламп мають малий термін служби (5000 г) і дуже
чутливі до вібрацій.
Надалі все більшого застосування знаходили пристрої введення, що
використовували у якості джерела випромінювання світлодіоди (СД) із GaAs і
в якості детекторів випромінювання – кремнієві ФП. Споживана джерелами
головки зчитування потужність зменшується при цьому на два-три порядки,
відпадає необхідність в оптичних системах лінз і призм. Подібні головки
компактні, надійні в роботі і нечутливі до вібрацій.
У головці можуть встановлюватися випромінювачі потужністю 3-6 мВт при
струмі 100 мА і з діаметром півсфери біля 1,5 мм. Кремнієві ФП мають
розміри фоточутливої площадки (2х3) і кріпляться до підкладки гібридної
схеми підсилювача. Чутливість ФП досягає 500 мк/мВт при ( = 0,91 мкм, що
відповідає максимуму випромінювання вузького спектру використовуваних
випромінювачів. Завдяки такій характеристиці випромінювачів рівень шумів
на виході чутливих елементів зменшується.
При роботі ФП у режимі ФПВ пристрій працює в діапазоні від сигналів на
постійному струмі, до частоти 1,5 – 2,0 МГц при температурі 80°С.
Фотодіодний режим роботи дозволяє розширити частотний діапазон до декількох
десятків мегагерц.
Фотоприймачі були використані й у клавішних пультах введення і
виведення інформації. У подібних пристроях для зчитування з перфокарт з
однієї сторони важелів клавіш встановлений ряд мініатюрних лампочок, з
іншого боку - ряд ФПВ. У клавішних важелях знизу є кодуючі прорізи, що
визначають число світлових променів, що потрапляють на ФПВ при натисканні
визначеної клавіші. Вихідний сигнал подається безпосередньо на операційний
підсилювач логічної схеми.
Зчитування в дисководі CD-ROM.
При попаданні променя лазерного променя на виступ(на поверхні CD), він
відбивається на детектор і проходить через призму, що відхиляє його
насвітлочутливий діод. Якщо промінь потрапляє в ямку він розсіюється і лише
мала частина випромінювання відбивається обернено і доходить до
світлочутливого діода. На діоді світлові імпульси перетворяться в
електричні, яскраве випромінювання перетвориться в нулі слабке в одиниці.
У такий спосіб ямки сприймаються дисководом як логічні одиниці, а гладка
поверхня як логічні нулі.
Цифрові фотоапарати.
„Серцем” будь-якого цифрового фотоапарата є світлочутлива матриця CCD
(Charge Coupled Device, тобто ПЗС - прилад із зарядовим зв'язком). Звичайно
в камерах використовується 1/3-дюймова CCD, що складається з елементів, що
перетворюють світлові хвилі в електричні імпульси (Аналогово-цифровий
перетворювач замінює електричні заряди цифровою інформацією). Кількість
таких елементів коливається від 350000 у камерах із розрішенням 640х480 до
810000 і більш у камерах 1024х768. Самі матриці не є новим винаходом –
вони зародились як устаткування для фізичних експериментів (зокрема у
фізиці високих енергій), вони вже давно використовуються у відеокамерах.
Оптичне опрацювання інформації.
Сенсоризація виробничої діяльності, тобто заміна органів чуття людини
на датчики, повинна розглядатися в якості третьої промислової революції
слідом за першими двома – машинно-енергетичної й інформаційно-комп'ютерної.
Потреба в датчиках стрімко росте в зв'язку з бурхливим розвитком
автоматизованих систем контролю і керування, впровадженням нових
технологічних процесів, переходом до гнучких автоматизованих виробництв.
Крім високих метрологічних характеристик датчики повинні мати високу
надійність, довговічність, стабільність, малі габарити, масу і
енергомісткість, сумісність з мікроелектронними пристроями опрацювання
інформації при низкій трудомісткості виготовлення і невеликій вартості.
Цим вимогам у максимальному обсязі задовольняють волоконно-оптичні датчики.
Волоконно-оптичні датчики. Перші спроби створення датчиків на основі
оптичних волокон можна віднести до середини 1970-х років. Публікації про
більш-менш прийнятні розробки й експериментальні зразки подібних датчиків
з'явилися в другій половині 1970-х років. Проте рахується, що цей тип
датчиків сформувався як один з напрямків техніки тільки на початку 1980-х
років. Тоді ж з'явився і термін "волоконно-оптичні датчики" (optical fiber
sensors). Таким чином, волоконно-оптичні датчики - дуже молода область
техніки.
Фотоелектричні перетворювачі енергії (ФЕП).
Для живлення магістральних систем електропостачання і різноманітного
устаткування широко використовуються ФЕП; вони призначені також для
підзарядки бортових хімічних АБ (акум. батарей).Крім того, ФЕП знаходять
застосування на наземних стаціонарних і пересувних об'єктах, наприклад, в
ФЕП электромобілів. За допомогою ФЕП, розміщених на верхній поверхні крил,
здійснене живлення приводного електродвигуна гвинта одномісного
експериментального літака (США), що перелетів через протоку Ла-Манш.
На даний час найкраща область застосування ФЕП - штучні супутники
Землі, орбітальні космічні станції, міжпланетні зонди. Переваги ФЕП:
великий термін служби; достатня апаратна надійність; відсутність витрат
активної речовини або палива. Недоліки ФЕП: необхідність пристроїв для
орієнтації на Сонце; складність механізмів, що розвертають панелі ФЕП після
виходу супутника на орбіту; непрацездатність за відсутності освітлення;
великі площі опромінюваних поверхонь. Для сучасних ФЕП характерна питома
маса 20 - 60 кг/кВт (без врахування механізмів розгортання й автоматів
спостереження). До перспективних належать ФЕП, що сполучать сонячні
концентратори (параболічні дзеркала) і ФЕП на основі гетероструктури двох
різноманітних напівпровідників - арсенідів галію й алюмінію.
ФЕП монтуються на панелях, конструкція яких містить механізми
розгортання й орієнтації. Для підвищення ефективності приблизно до 0,3
застосовуються каскадні двo- і трьохшарові виконання ФЕП із прозорими
верхнім шаром. ФЕП істотно залежить від оптичних властивостей матеріалів і
їх теплорегулюючих захисних покриттів. Коефіцієнти відбивання зменшують
технологічним засобом просвітління поверхні що освітлюється (для робочої
частини спектру).
Про застосування фотоприймачів можна говорити ще довго і багато.
Зрозуміло, що фотоприймачі дуже перспективні прилади. Про це свідчить і той
факт, що на даний час важко знайти область науки, техніки чи побуту, де б
не застосовувалися фотоприймачі...
Література :
Анісімова І. Д., Вікулін І. М., Заїтов Ф. А., Курмашев Ш. Д.
"Напівпровідникові фотоприймачі: ультрафіолетовый, видимий і ближній
інфрачервоний діапазон спектру". Москва 1984
Бузанова Л. К., Гліберман А. Я. " Напівпровідникові фотоприймачі". Москва
1976
Ізвозчиков В. А. "Фізичні основи напівпровідникової оптоелектроніки".
Ленінград 1981
Іванов В. І., Аксенов А. І., Юшин А. М. " Напівпровідникові оптоелектронні
прилади". Москва 1986
-----------------------
[pic]
