Схема, описана нижче, показує, яким чином можна максимально використовувати чутливість піроелектричного датчика і контролювати статичну різницю температур за допомогою перфорованого диска, який повинен обертатися перед датчиком.

На практиці така схема може застосовуватися для індикації рівня рідини в резервуарі великого розміру, розташованому на відстані 5 м від датчика, при різниці температур навколишнього повітря і рідини, що становить 1 ° С. Крім того, розглянута

 

 

система може використовуватися для спостережень за зміною температури інших об'єктів, наприклад для контролю за тепловими втратами в різних місцях стіни або даху опалювального будинку з метою їх локалізації.

Щоб уникнути різкого зниження високої чутливості піроелектричного датчика через теплових перешкод необхідно помістити всю систему в корпус, що оберігає її від потоків повітря (рис. 6.14).

Для запобігання небажаних переміщень мас повітря внаслідок обертання перфорованого диска його відокремлюють від піроелектричного детектора за допомогою діафрагми або розміщують у другий кожусі, що має невеликий отвір.

Швидкість обертання диска складає 2 об / с. Так як він має п'ять лопатей, то відповідно до рис. 6.15 отримують тактову частоту розгортки диска 10 Гц.

Щоб звести до мінімуму перешкоди від підсилювачів, вдаються до синхронного детектування. Опорний сигнал, необхідний для нього, отримують за допомогою оптичного переривника (оптичного датчика з відкритим каналом), який розташовують відповідно до рис. 6.14 і 6.15.

Оскільки контрольований рівень рідини знаходиться на межі розділу середовищ «повітря-вода» в допустимих межах, як показано

 

 

на рис. 6.14, два елементи піроелектричного приймача піддаються впливу різних температур. Тоді детектор фази забезпечує сигнал, який після порівняння з граничним рівнем використовують для управління процесом індикації.

У схемі, представленій на рис. 6.16, за піроелектричні приймачем варто транзистор р-п-р типу, TR1, що забезпечує роботу при оптимальному співвідношенні сигнал / шум.

Виборчий підсилювач (IC2, коефіцієнт посилення 185 і IC3, коефіцієнт посилення 15) адаптований до тактовій частоті 10 Гц. Його смуга частот знаходиться в межах від 7 до 15 Гц. Постійне високоточне опорне напруга (Ucc / 2 = 3,25 В) операційних підсилювачів IC2 і IC3 отримують за допомогою IC1.

Синхронне детектування забезпечується за допомогою двох додаткових транзисторів TR2 і TR3. По черзі вони детектируют (випрямляють) сигнали з резисторів R10 і Rl 1. Загальне напруження, накопичується на конденсаторі С6, є результатом випрямлення. Після узгодження з опору при використанні IC4 і IC5 це постійна напруга посилюється приблизно в 20 разів за допомогою IC6.

На додаток до цього операційний підсилювач пригнічує синфазное напруга перешкод на висновках конденсатора СБ Проте деяка

 

 

 

 

розбалансування може мати місце за рахунок різниці між залишковими напругами транзисторів TR2 і TR3. Її компенсують «точно» за допомогою резистора R20 (або «грубо» резисторами R14, R16) таким чином, що в період спокою (за відсутності різниці температур між двома елементами піроелектричного детектора) вихідна напруга IC6 точно відповідає центру середньої зони двухпорогового компаратора на IC7, IC8. Величина цього «вікна» (ширини середньої зони), яка визначається величинами резисторів R25 – R29, становить ± 0,125 В. Індикатор (світлодіод D3) запалюється, як тільки вхідна напруга компаратора виходить за межі «вікна». У сумі Кус1ц по напрузі ланцюга посилення-детектування становить 13000.

Опорний сигнал забезпечується схемою, представленою на рис. 6.17.

Елементи схем, зображених на рис. 6.16 і 6.17 (вимірювач рівня рідини):

• С1: 2,2 мкФ, 25 В, електролітичний;

• С2: 4,7 нФ, плівковий;

• СЗ: 2,2 мкФ, 25 В, електролітичний;

• С4: 47 нФ, плівковий;

• С5, С6: 1,5 мкФ, плівковий;

• С7, С8: 2,2 мкФ, 25 В, електролітичний;

• С9, СЮ: 15 нФ, плівковий;

• С11: 1 мкФ, 25 В, електролітичний;

• Dl, D2: BA 317 або 1 N 4148;

• IC1, 2, 3: счетверенний операційний підсилювач LM 324;

• IC4, IC5: операційний підсилювач TL 091;

• IC6, 7, 8: счетверенний операційний підсилювач TL 094;

• IC9, 10: здвоєний операційний підсилювач LM 358;

• R1: 56 кОм;

• R2: 10 кОм;

• R3: 2,7 кОм;

• R4, R5: 10 кОм;

• R6: 2,2 МОм;

• R7, R8: 10 кОм;

• R9: 220 кОм;

• R10.R11: ЮОкОм;

• R12, R13: 10 кОм;

• R14, R16: підлаштування резистор 100 кОм;

• R15, R17: 1,5 кОм;

• R18, R19: 470 кОм;

• R20: підлаштування резистор 2 кОм;

• R21: 1 кОм;

• R22, R23: 10 МОм;

• R24: 100 кОм;

• R25: 27 кОм;

• R26: 5,6 кОм;

• R27: 2,7 кОм;

• R28: 5,6 кОм;

• R29: 27 кОм;

• R30: 120 Ом;

• R31: 390 Ом;

• TR1: BCY 71 або BCY 559;

• TR2: ВС 109 або НД 549;

• TR3: BCY 71 або НД 559;

• оптичний датчик з відкритим каналом або еквівалентна дискретна ланцюг.

Оптопара складається з світлодіода ІК діапазону і фотодіода, керуючого підсилювачем, за яким слідують тригер Шмітта і вихідний каскад. Опорний сигнал з останнього надходить через резистори R12 і R13 на бази транзисторів TR2 і TR3. Існують модулі

(Пропоновані фірмою Radio Spares 304-560), що об'єднують всі елементи, обведені на рис. 6.17 штриховою лінією. Проте збірка на дискретних елементах досить проста. Щоб уникнути взаємного впливу рекомендується забезпечити харчування схем, зображених на рис. 6.16 і 6.17, від окремих стабілізаторів з вихідним напругою живлення +6,5 В, а також мати незалежне джерело живлення мотора перфорованого диска.

Література:
2003 · Інфрачервоні промені в електроніці. Шрайбер Г