Тахометры на базе светодиода (ИК-диода) и фотодиода, образующих оптопару, в просвет которой помещается диск с метками (модулятор), имеют самое широкое распространение для измерения частоты вращения различных двигателей.
Можно найти очень много проектов по их реализации на микроконтроллерах (пример на AVR ATtiny2313, пример на Arduino). Однако, подобную схему измерений можно собрать с использованием только оптопары, двух резисторов и осциллографа.
В данной схеме фотодиод включен в фотодиодном режиме, обратное смещение задается источником напряжения 5В. От этого же источника запитан инфракрасный излучающий диод через токоограничительный резистор R_1. Модулированный сигнал снимается осциллографом с нагрузочного резистора R_Load. К сожалению, конкретные марки ИК-диода и фотодиода, которыми я пользовался, мне неизвестны, поэтому они на схеме не указаны.
Так выглядит собранная установка.
Компоненты на макетной плате.
Работа установки.
Некоторые замечания по выбору номинала сопротивления нагрузки R_load. С одной стороны, большое сопротивление нагрузки позволяет получить больший сигнал на выходе схемы. Однако, при этом ухудшаются частотные характеристики - увеличивается время нарастания сигнала. При уменьшении сопротивления нагрузки расширяется полоса пропускания схемы, но низкий уровень напряжения на выходе требует применения усилителя.
Схема, приведенная выше, хорошо работает при частоте модуляции порядка 250 Гц. Сигнал на осциллографе в данном случае (R_Load = 1 МОм) имеет следующий вид:
При уменьшении номинала нагрузочного резистора заметных изменений формы сигнала не наблюдается.
Сигнал для R_Load = 30 кОм.
Полезные ссылки:
* Photodiode Tutorial от Thorlabs - краткое, но содержательное руководство по применению фотодиодов (англ.).
* Статья Ишанина Г.Г и Челибанова В.П. "Физические основы работы фотодиодов в фотогальваническом и фотодиодном режимах" - подробное описание физики работы данных приборов.
Спасибо за внимание! Let`s go design!
Комментарии
Отправить комментарий