Всем добрый день.
Возвращаюсь к описанию своего проекта с анализом полученных данных. Надеюсь, наблюдатели и участники не потеряли интерес и снова подключатся к обсуждению.
Был собран макет представленной в первом посте схемы. Питание для фотодиода, ОУ и компаратора получается из двух линейных стабилизаторов: 12В -> 5В.
С применением линейных стабилизаторов удалось избавиться от нежелательных шумов и высокочастотных помех по цепи питания.
Был произведён замер дальности работы комплекта Передатчик-Приёмник. Далее представляю полученные осциллограммы.
К сожалению, получить картинки одновременно трёх сигналов (вход, выход-1, выход-2) и питание не получилось. При напайке проводов для подключения непосредственно к выводам ОУ в цепи наблюдались жуткие наводки. Поэтому выкладываю осциллограммы вида "Питание переменная составляющая" + "Сигнал с вывода ОУ". Сигнал с вывода ОУ получен прямым подключением щупа осциллографа, без дополнительных проводов.
Расстояние - 10 см: - Вход ОУ (выв.3)
- Выход-1 (выв.1)
- Выход-2 (выв.7)
Расстояние - 20 см: - Вход ОУ (выв.3)
- Выход-1 (выв.1)
- Выход-2 (выв.7)
Расстояние - 100 см: - Вход ОУ (выв.3)
- Выход-1 (выв.1)
- Выход-2 (выв.7)
Расстояние - 200 см: - Выход-1 (выв.1)
- Выход-2 (выв.7)
Промежуточные выводы.Лучше всего работа ОУ видна на картинках "20 см Вход - Выход-1" и на картинках "100 см Выход-1 - Выход-2", а так же на "200 см". Наглядно можно заметить и посчитать усиление сигнала около 32-33, что и задаётся цепями ООС усилителя.
Сигналы на выходе компаратора.На прямой вход компаратора поступает сигнал с выхода ОУ, на инверсный вход - тот же сигнал, только проинтегрированный через RC-цепь. На выходе компаратора получаются импульсы, аналогичные сигналу, поступающему на фотодиод, только уже в виде 0-5В, удобном для микроконтроллера.
Мне необходимо добиться уверенного приёма на расстоянии не менее 2м (без оптических линз на передатчике/приёмнике).
Заметил, что в случае с моим макетом срыв выходного сигнала с компаратора происходит при расстоянии около 1,5м. Ниже представляю осциллограммы сигналов на выводах компаратора.
Вид входных сигналов компаратора:
- жёлтый луч - инверсный вход; синий луч - прямой луч.
Порог срабатывания компаратора:
- жёлтый луч - прямой вход; синий луч - выход (пропадает при подключении щупа к прямому входу); сиреневый луч - уровень инверсного входа.
Порог несрабатывания компаратора:
- жёлтый луч - инверсный вход; синий луч - прямой вход; сиреневый - импульсы на выходе периодически пропадают.
Выводы.Импульсы на выходе компаратора пропадают в тот момент, когда сигнал на прямом его входе становится слишком малым по уровню, чтобы компаратор мог определить разницу между прямым и инверсным входом. Для моего компаратора LM2903 по даташиту, как я понял, это параметр Напряжение насыщения (VOL - Saturation voltage) - 400мВ. Могу ошибаться, подскажите и поправьте, если это так. В моём случае как раз и получается, что сигнал на выходе пропадает на пороге 300-400 мВ входного сигнала прямого входа.
То есть, нужно либо устанавливать более чувствительный компаратор, либо дополнительно усиливать сигнал, увеличивая коэффициенты усиления ОУ.
Буду ждать ответы, тема становится для меня всё более интересной. Аналоговая схемотехника, как оказалось, очень любопытная и разнообразная стезя.