Ишнинг номи: Фотодиодли очи

Ишнинг номи: Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронни
тадқиқ қилиш

Ишнинг мақсади: Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронни асосий

характеристикаларини ўрганиш
Назарий қисм:

Очиқ оптик каналли оптронларнинг блок–схемаси ва улар тўғрисида асосий маълумотлар «Фоторезисторли очиқ оптик каналли оптронни тадқиқ қилиш» лабаратория ишининг методик қўлланмасининг назарий қисмида келтиилган (№ 4 лаборатория иши).

Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларни асосий характеристикаларига қуйдагилар киради:
Узатиш характеристикаси. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптроннинг узатиш характеристикаси фоторезисторли очиқ оптик каналли оптроннинг узатиш характеристикасидан фарқланади. Чунки фотодиодли очиқ оптик каналли оптроннинг узатиш характеристикаси фотоприём–никнинг таъминот манба кучланишининг функцияси ҳисобланмайди. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптроннинг узатиш характеристикаси қуйидаги кўринишга эга:

К=X_чиқ /X_кир=F(I_нд , , , Т,L) (5.1)

Бу ерда: I_нд –нур манбайи орқали оқиб ўтаётган ток;  – оптик каналнинг ўтказиш коэффициенти;  – нур манбайининг олд апертура бурчаги; Т – атроф мухит температураси; L – нур манбайи ва фотодиод орасидаги масофа.

(5.1) тенгламада кириш катталиги сифтида нур манбайининг токи ёки кучланиши кўрилади, чиқиш катталиги сифатида эса – фотодиод занжиридаги ток ёки кучланиш кўрилади.
Амплитуда–частота характеристикаси. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг амплитуда – частота характеристикалари бу уларнинг чиқиш сигнали амплитудаси ёки узатиш коффициентининг кириш катталиги частотасига боғлиқлигидир. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг амплитуда – частота характеристикаларининг кўриниши фотодиод қайси ши ражимида ишлаётганлигига ҳамда унинг юклама резистор қаршилигига боғлиқ. Агар оптронннинг фотодиод қисми фотодиод иш режимида ишлаётган бўлса унинг чегаравий частотаси фотогенератор иш режимидаги чегаравий частотасига нисбатан юқорироқ бўлади. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг амплитуда–частота характеристикаларининг чегаравий частотаси фотодиоднинг юклама резистори қаршилигига тескари пропорционал бўлади.
Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг амплитуда–частота характеристикаси қуйидаги кўринишга эга:
К =(F_кир) (5.2)

ёки
U_чиқ =(F_кир) (5.3)

Фаза – частота характеристикаси. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг фаза – частота характеристикаси бу кириш ва чиқиш катталиги фазаларининг, кириш катталигини частотасига боғлиқлиги ҳисобланади ва унинг кўриниши хам фотодиод қайси ши ражимида ишлаётганлигига ҳамда унинг юклама резистор қаршилигига боғлиқ

=F(f_кир) (5.4)

Вақт характеристикаси. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларнинг вақт характеристикалари динамик режимда намоён бўлади ва фотоприёмник ва нур манбайининг вақт доимийси йиғиндиси билан аниқланади. Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларда фотодиод қисмининг вақт доимийси фотодиоднинг қайси ши ражимда ишлаётганлигига ҳамда унинг юклама резистор қаршилигига боғлиқ
Тескари квадратлар қонуни. (ТКҚ) тескари квадратлар қонуни характеристикаси бу чиқиш сигналини фотодиод ва нур манбайи орасидаги масофага боғлиқлигини характерлайди.
U_чиқ=F (L) (5.5)

Қўшимча оптик системаларисиз нур диоди учун қуйидаги ифода жоиздир:

P= (5.6)
Бу ерда: P– фотоприёмник юзасига тушаётган нурланиш қуввати; Р_нд – нур диоднинг нурлантириш қуввати;  – оптик каналнинг ўтказиш коэффициенти; L – нур диоди ва фотоприёмник орасидаги масофа; D – фотоприёмник кириш тирқишининг диаметри.
(5.6) ифодадан кўриниб турибдики тескари квадратлар қонуни характеристикаси кўриниши фотодиоднинг кириш тирқиши диаметрининг катта ёки кичиклигига боғлиқ.
Нур диоди нурининг йўналтирилганлик диаграммаси. Нур диоди нурининг йўналтирилганлик диаграммаси нур диоди нурланиш интенсивлигини нур тарқалишининг йўналиш бурчагига боғлиқлигини характерлайди.
Ф_нд=F () (5.7)

Бу ерда: Ф_нд – нур диоди таратаётган нур оқими;  – нур диод нури тарқалишининг йўналиш бурчаги.

Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронлар нур диоди нурининг йўналтирилганлик диаграммаси ҳам худди фоторезисторли очиқ оптик каналли оптронлар нур диоди нурининг йўналтирилганлик диаграммасига ўхшаш бўлади. Унинг кўриниши нур диодининг қанақанги оптик система билан жиҳозланганлигига боғлиқ.

Ишни бажариш учун топшириқ:

Фотодиодли очиқ оптик каналли оптронларни асосий характеристикаларини тадқиқ қилиш фотодиоднинг фотогенератор ва фотодиод иш режимлари учун амалга оширилади.

I. 5.1.–расмда кўрсатилган схемани йиғинг (ФГ–режим).

II. Фтодиод юклама резистори қаршилигининг ҳар хил қийматлари учун U_чиқ =F (f_кир) боғланишни олинг ва уни графигини қуринг.
III. 5.2.–расмда кўрсатилган схемани йиғинг (ФД–режим).
IV. Фтодиод юклама резистори қаршилигининг ҳар хил қийматлари учун U_чиқ =F(f_кир) боғланишни олинг ва уни графигини қуринг.

Ишни бажариш тартиби:

1. Ишни бажариш жараёнида 5.1– расмда кўрсатилган схемани йиғиш учун 5.3–расмда кўрсатилган очиқ оптик каналли оптронларни асосий характеристикаларини тадқиқ қилишга мўжалланган тажриба қурилма–сидан фойдаланилади. Бу қурилма очиқ оптик каналли оптронларни характеристикаларини тадқиқ қилиш жараёнида уларни ташқи нурлар таъсиридан ҳимоя қилади. Бу ерда: 1–металл корпуси; 5–нур диодини ўрнатиш учун монтаж қурилмаси ва унга бриктирилган–2 айланувчи диск; 3–нур диоди; 4–харакатланувчи қисмлар махкамланган тиргак; 6 ва 7– харакатланувчи қисм; 8–фотоприёмник; 9–айланувчи дискни харакатланувчи қисми учун айлантириш дастаси; 10–нур диоди ва фотоприемник орасидаги масофани аниқловчи шкала; 11–градусларда белгиланган шкала; 12–шкала кўрсатгичи; 13–фотоприёмникни ўрнатиш учун қурилма; 14–фотоприёмникни ўрнатиш учун қурилмани харакатга келтирувчи қурилма дастаси.

2. Тадқиқ қилиниши керак бўлган АЛ–107Б туридаги нур диоди ва ФД 256 туридаги фотодиоди 5.3.–расмда кўрсатилган тажриба қурилмасини керакли жойларига ўранатилади. Нур диодининг аноди R₁ резистори орқали сигналь генератори “СГ”нинг чиқишига уланади катоди эса сигнал генератори “СГ”нинг умумий занжири билан биргаликда схеманинг умумий занжири “0” га уланади. Токни чегараловчи R₁ резисторининг қиймати ва сигнал генератори кучланишининг максимал қиймати U_сг қуйидаги ифода орқали аниқланади:

R₁=U_сг/I_нд (5.8)

Бу ерда: U_сг=10 (В) – сигнал генератори чиқишидаги кучланишнинг максимал қиймати; I_нд=100 (mA) – нур диоди токининг справочник бўйича номинал қиймати.

Фотодиод чиқиш занжирларига параллел равишда юклама резистори R_ю=100 (кОм) уланади. Фотодиоднинг аноди схеманинг умумий занжири “0” га уланади, катоди эса осциоллограф “Оц” нинг киришига уланади.
3.Тажриба қурилмасининг фотодиодни харакатга келтирувчи қурилмаси 14 ёрдамида нур диоди ва фотодиод орасидаги масофа энг кичик қилиб ўрнатилади. Бу ҳолда нур диоди ва фотодиод орасидаги масофа 5 (мм) – ни ташкил қилади.
4. Сигнал генератори чиқишидаги кучланишнинг максимал қиймати U_сг=10 (В) га тенг қилиб ўрнатилади. Сигнал генераторининг чиқиш сигнали частотасини ўзгартириб унинг ҳар бир қийматига тўғри келувчи фотодиоднинг чиқиш сигнали амплитудаси осциоллограф ёрдамида ўлчаб жадвал кўринишида ёзиб олинади ва олинган U_чиқ=(F_кир) боғланишнинг графиги қурилади.
5. Фотодиод юклама резисторининг қаршилигини R_ю=50 кОм, R_ю=10 кОм қийматлари учун “5” пунктда бажарилган ишларни такрорланг.
6. 5.2.–расмда кўрсатилган схемани йиғинг.
7. Фотодиоднинг анод чиқиш занжири юклама резистори R_ю=100 кОм орқали схеманинг умумий занжири “0” га уланади, катоди эса таминот манбайи (БП–44 ёки БП–48 ва х.к.) чиқиш занжирининг “+” қутибига уланади. Фотодиод чиқиш кучланиши унинг анодидан сиғим “С” орқали осциоллограф “Оц” нинг киришига уланади. Таминот манбайи чиқиш занжирининг “–” қутиби ва сигнал генератори “СГ”нинг умумий занжири схеманинг умумий занжири “0” га уланади. Таминот манбайининг чиқиш кучланиши 10(В) га тенг қилиб ўрнатилади.
8. Тажриба қурилмасининг фотодиодни харакатга келтирувчи қурилмаси 14 ёрдамида нур диоди ва фотодиод орасидаги масофа энг кичик қилиб ўрнатилади. Бу холда нур диоди ва фотодиод орасидаги масофа 5 (мм) – ни ташкил қилади.
9. Сигнал генератори чиқишидаги кучланишнинг максимал қиймати U_сг=10 (В) га тенг қилиб ўрнатилади. Сигналь генераторининг чиқиш сигнали частотасини ўзгартириб унинг хар бир қийматига тўғри келувчи фотодиоднинг чиқиш сигнали амплитудаси осциоллограф ёрдамида ўлчаб жадвал кўринишида ёзиб олинади ва олинган U_чиқ =(F_кир) боғланишнинг графиги қурилади.
10. Фотодиод юклама резисторининг қаршилигини R_ю=50 кОм, R_ю=10 кОм қийматлари учун “5” пунктда бажарилган ишларни такрорланг.

5.1.–расм. Фотодиоднинг фотогенератор иш режими схемаси.

5.2–расм. Фотодиоднинг фотодиод иш режими схемаси.

5.3–расм. Очиқ оптик каналли оптронларни асосий
характеристикаларини тадқиқ қилиш учунишлатиладиган тажриба қурилмасининг конструктив схемаси.

Назорат саволлари:

1. 
   Оптрон нима ва уларнинг қандай турларини биласиз?
   
2. 
   Фотодиодли оптрон параметрлари нима?
   
3. 
   Тескари квадратлар қонуни нима?
   
4. 
   Нур диоди нурининг йўналтирилганлик диаграммаси нима?
   
5. 
   Очиқ оптик каналли оптронларни асосий характеристикаларини тадқиқ қилиш учун ишлатиладиган тажриба қурилмасининг вазифаси нимадан иборат?