Фотодатчик

[NOPROBLEM]

Согласитесь, что коэффициент усиления и коэффициент преобразования это разные вещи.

С трудом, но соглашаюсь! Ключеое слово все таки коэффициент. Термин "усиления" устойчивый, но неудачный. Его применяют всегда, когда речь идет об усилителях. Никто не сказал, что он должен быть обязательно безразмерным, положительным и больше единицы.

Тогда почему инвертирующий?

Да потому, что при увеличении входной величины по модулю, выходное напряжение увеличивается. А поскольку входной ток вытекающий то он отрицательный, и коэффициент будет отрицательным. Можно по другому. Грубо заменим источник тока источником напряжения с последовательным сопротивлением. Увеличение этого напряжения приведет к уменьшению выходного. А проще всего, потому что источник сигнала подключен только к инвертирующему входу. Вот если бы к обеим, был бы предмет для анализа и дискуссии, а если только к инвертирующему - предмета нет!
За сим, имею честь откланяться!

[falkonist]

Ну вот, "под занавес" обсуждения и мне разрешите вставить свои пять копеек.

Цитировать никого не буду, т.к. тогда ответ растянется не на одну страницу. Буду краток.

Во-первых, преобразователем "световой поток-электрический ток" является фототранзистор. Правда, исходя из упорства ALEX__A и mike18 в отстаивании своей сомнительной точки зрения (упорства, достойного лучшего применения), заведомо жду новой волны возражений. Не буду цитировать первоисточники, но надо иметь ОЧЕНЬ отличное от принятого свое собственное мнение, чтобы возразить, что ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ является устройство, преобразующее один вид энергии в другой.

Во-вторых, операционный усилитель является в данном случае именно УСИЛИТЕЛЕМ (уже электрического тока). И как УСИЛИТЕЛЬ, он инвертирующий и точка.
Вообще-то, думаю, что стоит всем коллективом подать представление в Нобелевский комитет на ALEX__A и mike18 за их выдающееся научное открытие - считать неизменный потенциал, снимаемый с делителя напряжения, задающего смещение на неинвертирующем входе ОУ (поскольку его питание - однополярное и без такового смещения - искусственной "средней", если так можно выразиться точки с потенциалом 0,6 В - он бы просто не работал), полезным сигналом, тогда, как изменяющийся сигнал, поступающий с фототранзистора на неинвертирующий вход - судя по логике их изложения, - за опорный сигнал.

В-третьих, ОУ в исходной схеме является преобразователем ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ (один их четырех видов преобразователей, из которых преобразователь напряжение-напряжение является наиболее широко известным под наименованием "УСИЛИТЕЛЬ" (инвертирующий или неинвертирующий). Два других преобразователя - напряжение-ток (генератор тока) и ток-ток тоже менее извесны, но имеют место быть среди основных схемотехнический применений ОУ. Если кто об этом не знает - это его личные проблемы. Я учу другим предметам, чтобы тратить время на разъяснение азов схемотехники, тем более, специалистам.

Исходя из изложенного, голову посыпать пеплом мне все-таки не придется, поскольку сами оппоненты дописались до полных ляпсусов. Есть такой принцип: просто подождать, пока унтер-офицерская вдова не высечет сама себя, что и благополучно произошло.

В-пятых, поскольку голоса "за" и "против" разделились, я хотел просто спаять этот узел и посмотреть, что же будет, но из-за переноса заседания Ученого Совета на неделю раньше, мне пришлось срочно выполнять работу, распланированную на неделю, за одну ночь. Обязуюсь сделать это на текущей неделе и информировать сообщество о результатах (заодно и зачинщику подсоблю, если он не успел все сделать сам).

В-шестых, уважаемые господа оппоненты, не соблаговолите ли сбросить мне Ваши почтовые адреса - я вышлю вам в подарок паяльники, дабы Вы смогли не только рассуждать теоретически но хоть иногда поверять свои рассуждения практикой (которая, как известно, лучший судья).

Уважаемый NOPROBLEM, поскольку я все-таки не профессиональный радиоэлектронщик, не будет ли Вам сложно откомментировать наличие или отсутствие ляпов с моей стороны в рассуждениях, приведенных в начале этого поста (до 4-й позиции)?

И, наконец, я уже просил ALEX__A не комментировать мои посты, прошу это еще раз и торжественно обязуюсь не реагировать со своей стороны.

С уважением, Алексей.

P.S. А УСИЛИТЕЛЬ - все-таки ИНВЕРТИРУЮЩИЙ!!!

[ALEX__A]

Сообщение от NOPROBLEM

Цитата: Где же всё-таки коэффициент усиления? Вы, очевидно, хотите знать значение коэффициента усиления по напряжению, который является основным параметром усилителя напряжения. Но кроме усилителей напряжения на операционных усилителях стоят и другие схемы, которые описываются своими параметрами. Вот эта, например, схема предствляет собой преобразователь тока в напряжение (если считать ее входом выходные клеммы фототранзистор) и имеет коэффициент преобразования (для исходной схемы) 2 В/мА. Если считать входом схемы оптическое окно фототранзистора, то схема будет представлять преобразователь освещенности в напряжение с коэффициентом К*2 В/лк, где К - неизвестный мне параметр фототранзистора (измеряемый в мА/лк) Поскольку ни в каких ракурсах данная схема не может быть представлена как усилитель напряжения, то и коэффициент усиления по напряжению для этой схемы не имеет никакого смысла. А вот теперь решайте сами, надо его считать или нет?

Согласитесь, что коэффициент усиления и коэффициент преобразования это разные вещи. Ваше "Легко!", вероятно, относилось именно к последнему? В расчётах потерялось напряжение на неинвертирующем входе, но кто читает схему, приплюсует.
Сказав, "falconist Совершенно прав", Вы согласились с его категоричным утверждением, что "усилитель инвертирующий", а имели ввиду преобразователь? Тогда почему инвертирующий? Впрочем, также готов закрыть это обсуждение.

С уважением, Mike18.

Абсолютно верное замечание по поводу упущения в расчетах напряжения на неинвертирующем выходе. Так расчетная формула для выходного напряжения выглядит следующим образом:

Uвых = Rос*Iфт + Uнеинв. ,где

Rос - R4
Iфт - ток протекающий через фототранзистор.
Uнеинв - напряжение на неинвертирующем входе.

С уважением, Алексей.

[EVGENIY1962]

Джентельмены.Позвольте вмешаться. Исходная схема обязана работать.По поводу классификации усилителя это неинвертирующий усилитель.Фототранзистор в данной схеме это просто управляемый световым потоком резистор.Замените танзистор переменным резистором(на бумаге) и вы увидите что я прав.Резистор на 150к может быть как источником возбуждения так и средством борьбы с ним.То что вы не добились успеха может быть связано с яркостью источника света :яркость или велика тогода насыщение или мала тогда отсутствие реакции,а может быть просто возбуд для подобных схем необходим осциллограф.

[mike18]

Ну, вот, нашем полку "Неинвертирующих" прибыло .

Уважаемый falkonist! Имею что ответить и добавить, но, к сожалению, не распологаю временем в ближайшие 2-3 дня. Пожалуйста, будьте терпимее к людям. У всех бывают заблуждения, ошибки и неточности, особенно когда торопишся. ALEX__A по большей части дело говорит, при этом всегда вежливо и по теме, а дотошность в нашем деле скорее плюс чем минус, хотя и доводит некоторых до белого каления. Вам бы уточнить, а Вы сразу - спорить, лечить, вычёркивать...

Всем удачи!

С уважением, Mike18.

[EVGENIY1962]

Так расчетная формула для выходного напряжения выглядит следующим образом:

Uвых = Rос*Iфт + Uнеинв. ,где

Rос - R4
Iфт - ток протекающий через фототранзистор.
Uнеинв - напряжение на неинвертирующем входе.

С уважением, Алексей.

Вы как всегда неподражаемы.Откуда в усилителе + U неинв.Это не диф усилитель а даже если бы дифференциальный то было бы U-RI.

[EVGENIY1962]

Кстати,для автора вам необходимо убедиться в правильности цоколевки микросхемы.Найдите описание на вашу мс.

[AsikK]

Всем большое спасибо за советы (хоть вопрос перерос в спор, я думаю истина будет найдена). Как и обещал отпишусь за проделаные работы:
Как советовал falkonist, сделал проверку предложенной схемы светодиодами:

Далее, стоит отключить вывод ОУ1 от последующего каскада и подключить между ним и "землей" светодиод последовательно с резистором 1 кОм - после чего попробовать "засветить" - "затемнить" фототранзистор (желательно при не очень ярком свете). Если при его освещении светодиод будет загораться, значит, первый каскад работает нормально, восстановить подключение выхода ОУ 1 ко входу U1.1.

Результаты: чем больше освещаеш фототранзистор, тем больше загорается светодиод.

Светодиод перенести на выход U1.1, только подключить его теперь к +5 В (с соответствующим соблюдением полярности подключения) и продолжать настройку уже второго блока.

Ничего непроисходило. Т.е. светодиод негорел.
С ув. Андрей.

[ALEX__A]

Цитата:

Тогда почему инвертирующий?

Да потому, что при увеличении входной величины по модулю, выходное напряжение увеличивается.

Это характерная особенность любого усилителя с коэф. усиления большим единицы. По данному факту нельзя классифицировать усилитель как инвертирующий или неинвертирующий.
[/quote]

А поскольку входной ток вытекающий то он отрицательный, и коэффициент будет отрицательным.

Для определения коэф. усиления необходимо провести несложную математическую операцию - алгебраического (с учетом знака) деления, т.е. отнести напряжение (ток) выхода к напряжению (току) входа. Для этого исследуемый усилитель следует представить в виде "черного ящика".

Коэф. усиления для усилителей напряжения (тока) выражается безразмерной величиной, т.к. на входе и выходе присутствуют величины одинаковой размерности иначе, при различных размерностях на входе и выходе, правильно говорить о коэффициенте преобразования, т.е. о величине, являющийся основным параметром преобразователей напряжение - ток и ток - напряжение.

Рассмотрим исходную схему как усилитель тока. Представим схему в виде "черного ящика", ко входу которого подключен верхний по схеме вывод VT1, а к выходу (для отнесения данной схемы к усилителю тока) некоторое сопротивление. Рассмотрим направление токов на входе и выходе. Очевидно, что из "входа черного ящика" вытекает некоторый незначительный ток. Что же происходит на выходе? На выходе "черного ящика" также происходит вытекание тока. Таким образом направление токов одинакого, коэф. усиления положительный - рассматриваемый усилитель тока неинвертирующий.

Получим коэф. преобразования рассматриваемого преобразователя ток/напряжение. Для этого нам нужно определить, с каким знаком учитывать ток втекающий (вытекающий) в преобразователь и напряжение, формируемое на выходе. Будем учитывать знак напряжения на выходе относительно общего провода, а знак тока на входе положительным, если ток втекает в усилитель и отрицательным в противном случае.
Поскольку ток вытекает из преобразователя он отрицательный, напряжение на выходе положительно - коэффициент преобразования отрицательный.

Однако, несмотря на отрицательный коэффициент преобразования данного преобразователя нельзя сказать, что мы имеем дело с инвертирующим преобразователем, поскольку понятие инверсии может быть применимо, как правило, к группе однородных сигналов. В противном случае становится не понятным определение "инвертирующего преобразователя тока в напряжение". Поскольку инверсия - изменение чего либо на противоположное, например, порядка следования слов в предложении, уровня напряжения на противоположный по знаку или тока по направлению, в биологии - изменение структуры хромосомы, вызванное поворотом на 180° одного из её участков т.е. фактически и есть преобразование.

Более того, в указанном включении преобразователя ток - напряжение безразличен знак в коэф. преобразования, поскольку влияние знака последует только тогда, когда изменится направление тока, что в указанной схеме невозможно.

Выбор направления протекания тока на входе преобразователя - условность, поскольку в указанном представлении преобразователя мы не ограничены в выборе направлений, ведь источник входного тока порождает ток только на входе ОУ и не используется в других частях схемы. Важно лишь учитывать то, что при изменение направления тока на входе изменится и направление источника напряжения на выходе, разумеется, высказывание относится к классической схеме с биполярным питанием.

Поэтому, посчитав вытекающий входной ток положительным, что вполне допустимо еще по одной причине - независимости источников тока и напряжений в теории цепей, коэффициент преобразования будет также положительным.

Исходя из вышеизложенного необходимо сформулировать краткое резюме:

1. Существуют четыре вида включения ОУ: усилитель тока, усилитель напряжения, преобразователь ток/напряжение, преобразователь напряжение/ток.

2. Для усилителя тока и напряжения одной из основных характеристик является КУС, знак которого определяет направление выходного напряжения (тока) относительно входного.

3. Для преобразователей основной характеристикой является коэффициент преобразования, знак которого может определяет зависимость направление источника выходного напряжения от направления источника входного тока. Поскольку мы имеем дело с разными по сути источниками их направление может быть определено произвольно, однако важно сохранить его для всей более глобальной анализируемой схемы, которая, быть может, содержит и другие преобразователи или иные элементы. Знак минус, как таковой, в коэф. преобразования не несет однозначной информации о направлении источника выходного напряжения (тока), поскольку необходимо знать какое направление тока в данной схеме принято за положительное, втекающее или вытекающее. Например, коэф. преобразования -5В/мА, показывает, что на каждый мА входного тока, на выходе усилителя будет сформировано напряжение -5В. При этом нам не известно направление тока на входе. Он может и вытекать. однако если он начнет втекать, т.е. ток станет отрицательным, относительно первоначального направления, то напряжение на выходе будет -(-5), т.е. +5В. Аналогичные рассуждения можно привести и для коэф. преобразования 5В/мА.

4. Для описания некоторой схемы в качестве усилителя необходимо применять термин - коэф. усиления, а в качестве преобразователя - коэф. преобразования.


С уважением, Алексей.

[falkonist]

Уважаемый AsikK, не обращайте внимания на всю эту лабуду - просто завсегдатаи сцепились своими амбициями и диспут перерос в склоку по принципу "Сам дурак"! Это не первый и, к сожалению, боюсь, что и не последний случай. Давайте будем заниматься Вашими проблемами.

Судя по Вашему отчету, первый каскад работает нормально. Значит, оставляйте все как есть и больше его не троньте!
Следовательно, проблема - во втором каскаде, обязанном формировать из переменного напряжения импульсы, судя по схеме включения, отрицательной полярности.

Во-первых, импульсы и должны быть короткими (порядка всего около 0,015 с), т.е. глазом их увидеть очень трудно. Для настройки (и только для того, чтобы их увидеть - если бы был осциллограф, эти извращения не понадобились бы) советую заменить конденсатор С1 на что-то порядка 2,2...4,7 мкф.

Во-вторых (следующим шагом), от экземпляра к экземпляру ОУ дисбаланс входных токов по инвертирующему и неинвертирующему входам может быть как положительным, так и отрицательным, заранее не скажешь. Но пилюлька к этой проблеме понадобится только если не сработает первый шаг, т.к. судя по отчету схема вроде должна работать как надо.

Итак, все внимание - на второй каскад (формирователь импульсов). "Поиграйтесь" с номиналом конденсатора, возможно, что придется оставить что-то больше, чем 0,1 мкф (Х-м... ???).

Жду отчета об этом этапе. Рекомендую прислушаться также к советами NOPROBLEM в его посте от 25.02.07 (собственно, я фактически продублировал его 4-ю позицию, и только потом увидел, что это - плагиат. Миль пардон!).

Успехов!