Приложение
Для того, чтобы в дальнейшем выделить из общего светового потока часть излучения, создаваемую лазером его излучение пришлось модулировать по амплитуде с частотой около 400 Гц. При этом решаются сразу две проблемы:
а) можно усиливать сигнал с фотоприемника усилителем переменного тока, который не чувствителен к постоянной составляющей сигнала, возникающей из за наличия рассеянного солнечного света,
б) применяя после усиления синхронный детектор (демодулятор) можно существенно понизить влияние светового фона, создаваемого лампами освещения кабинета.
На рис. 1 приведена принципиальная схема модулятора, на рис. 2 – внешний вид модулятора, закрепленного на основании установки. С модулятора выводится сигнал синхронизации для нормальной работы синхронного детектора.
Конструкция фотоэлектрического счетчика оборотов вала приведена на рис. 3. На вал, перемещающий каретку с фотоприемником, надета крыльчатка. При вращении вала крыльчатка поочередно пересекает световые лучи, освещающие два фотодиода. Сигналы с фотодиодов усиливаются усилителями постоянного тока и подаются на входные разряды параллельного порта. Компьютер определяет в каком порядке пересекаются лучи и рассчитывает направление перемещения каретки.
Принципиальная схема одного канала усилителя постоянного тока приведена на рис. 4. На рис. 5 приведен внешний вид усилителей постоянного тока.
2. Усилитель переменного тока с синхронным детектором.
Усилитель переменного тока выполнен на основе дифференциального усилителя типа К140УД7. Его принципиальная схема приведена на рис. 6.
С фотодиода сигнал через конденсатор С2 поступает на вход усилителя. Т. к. конденсатор имеет небольшую емкость, то за счет этого низкочастотная переменная составляющая фона существенно понижается. Окончательное подавление низкочастотной составляющей осуществляется при синхронном детектировании.
Синхронный детектор выполнен на полевом транзисторе VT1. Полевой транзистор открывается сигналом синхронизации, приходящем из модулятора. Он по своей форме и частоте совпадает с полезным сигналом, поэтому полезный сигнал всегда проходит через транзистор и заряжает конденсатор С5, на
котором и выделяется постоянная составляющая полезного сигнала. Сигнал же помехи приходит относительно сигнала синхронизации в случайной фазе. Поэтому его усредненное значение близко к нулю.Внешний вид усилителя с детектором приведен на рис. 7.
В блоке коммутации электрически соединяются все компоненты установки. Через разъемы, установленные на корпусе поступает напряжение питания на все части установки, подключается фотоприемник с
устройством перемещения по спектру, лазерный излучатель с модулятором.В том же корпусе расположен аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Он предназначен для преобразования аналогова сигнала, поступающего с усилителя фотоприемника, в двоичный код. Блок коммутации соединен с компьютером кабелем, подключаемым к принтерному входу.
Аналого-цифровой преобразователь, управляемый ЭВМ.
Электрическая схема преобразователя показана на рисунке 8.
Основными частями АЦП являются компаратор напряжения (компаратор - устройство сравнивающее два напряжения) на микросхеме К554СА3 и цифро-аналоговый преобразователь на микросхемах КР572ПА2 и К140УД9.
Работает АЦП следующим образом.
Исследуемое напряжение подается на один вход компаратора напряжения. При этом на выходе компаратора появляется напряжение соответствующее логическому "0".
На второй вход компаратора подается напряжение с выхода ЦАП. Значение выходного напряжения зависит от комбинации включенных разрядов ЭВМ, которая подключена к цифровым входам ЦАП. Программа обработки подбирает разряды (цифровой код) таким образом, чтобы напряжение на втором входе совпало с напряжением на первом входе (напряжением сигнала). При совпадении напряжений на обоих входах компаратор срабатывает и переходит в состояние логической “1”
Момент переключения компаратора с "0" на "1" отслеживает ЭВМ и прекращает изменение посылаемого кода. При этом выставленное значение цифрового кода будет пропорционально входному напряжению.
Внешний вид АЦП, размещенного в блоке коммутации приведен на рис. 9.
Объектами дифракции при работе с данной установкой могу служить: щель, две щели, дифракционная решетка.
Регулируемая щель.
В установке используется регулируемая щель от набора по оптике. Ее внешний вид дан на рис. 10.