Всем добрый день. Собрал схему для светового барьера станка (см. рисунок). Усилитель работает нормально, но компаратор отказывается переключаться по заданному порогу. Вместо этого на его выходе получаю прямоугольные импульсы и дребезг реле. На выходе усилителя сигнал без помех, питание без помех. Фотодиоды припаяны к плате отрезком двойного провода длиной ~40см. Когда беру провод рукой или дотрагиваюсь пальцем к выводам любого фотодиода, или закрываю один-два фотодиода, то компаратор начинает с ума сходить. Пытался номиналы подбирать, напаивать доп. конденсаторы - ничего не помогает. Что может быть, что куда добавить, кроме ума в голову, чтобы компаратор переключался как положено? Заранее спасибо.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Странно что усилитель вообще работает, у которого вход соединен с минусом питания. а дребезг скорей всего наводка 50Гц от вашей руки Проверьте по осциллоскопу период импульсов

А чего бы ему не работать. Это преобразователь тока в напряжение. На 50Гц похоже, но точно замерять не могу сейчас, железка дома, да и осциллограф только с режимом "есть-нету".

Можно увеличить гистерезис компаратора, уменьшив соотвестсвенно 1M до около 100к

Посмотрел усилок, да он могет работать от 0 по постоянке. Хотя что означает "вых.напряжение = 0 на выходе на нагрузке 2кОм"? Вообще никакого падения на выходном транзисторе? но это так, размышления не по теме. А вообще проверить второй каскад (это я так понимаю триггер Шмидта?) можно подключив на его "-" вход такой же потенциометр как и опорный.

2MrYuran
Спасибо, попробую... А если 100К не поможет?


Ну типа триггера Шмидта. Вообще задача ставилась регулировать порог срабатывания от освещенности. А со вторым подстроечником как-то не подумал. Интереснее всего что похожая схема на таком же компараторе, только с фототранзистором, теми же номиналами резисторов и питанием 5В, работает нормально.

Провод на фотодиоды надо ставить экранированный - 1МОМ уже очень хорошо чуствует емкостные наводки (когда рукой берешся). Можете прикинуть- емкость вашео тела 100пФ, напряжение на нем может быть порядка неск.десятков вольт (50Гц наводка).

Не можно а нужно,и возможно придется поставить и меньший номинал.
И зашунтировать резистор в преобразователе кондером,те уменьшить полосу пропускания.

Пробовал в усилителе уменьшать резистор с 1МОм в два раза, эффект тот же был, возможно придется снизить до 100К и следом вторую ступень усиления.


С какой емкости можно начать?

Всетаки не понятно ктоже из них врет (не работает нормально) -усилитель или компаратор?

Склоняюсь к компаратору. Сегодня попробую все что предлагалось, если не поможет завтра возьму железку на работу к нормальному осциллу.

Уберите С1.Его переставте параллельно резистору.У вас есть осциллограф?Если есть взгляните,что на входе компаратора.На фотодиодах может быть переменка от ламп вы знаете об этом??

LM2904/LMx58, имхо, здесь не лучший вариант - от нижней рельсы по входу они работают так себе (Ку здорово падает).
Фотодиоды нужно включить параллельно (ну типа чтобы ток суммировался) и подключать экранированным кабелем (две жилы в экране, жилу с анодов ФД и экран на неинвертирующий вход; если ф-диоды разнесены, то их друг с другом тоже экранированным кабелем).
Полосу усилителя зарезать на 10-20-30 Гц конденсатором 5-15 нФ || R1.
Компаратору можно сделать плавающую опору с выхода ОУ через RC с постоянной времени 0.5-1 с, добавить сдвиг и гистерезис (рассчитайте из минимального сигнала на выходе ОУ, который нужно детектировать; не забудьте про Uсм компаратора).
Выход компаратора и базу транзистора нужно каким-либо образом развязать (ну хоть резистор поставьте между ними) - сейчас напряжение на выходе компаратора у Вас изменяется на 0.6 В.
имхо, схема заводится таки по питанию (скорее всего по земле) при срабатывании реле.
Ну и напоследок - работать нормальным образом оно все равно не будет. Модулируйте излучатель и стройте полосовой усилитель на приеме.

Какой смысл так усложнять схему?Вначале желательно осцилоскопом посмотреть что творится на входе.Если перепад напряжения от засветки до затемнения велик-то ничего и не надо.Про параллельное соединение фотодиодов-чем лучше последовательного?
С развязкой вы правы-разделить можно резистором в 20-30КОм.Если усиление транзистора транзистора позволит.

Последовательное соединение использовал сознательно, чтобы при закрытии любого из фотодиодов схема срабатывала. Если при параллельном включении будет так же, то хорошо. Перепад от засветки до затемнения около 1В, т.е. при засвеченных фотодиодах на выходу ОУ ~3В, при затемнении одного из 4-х, падает до 2В.

Это не усложнение, а не более чем вопрос выбора элементной базы.
С открытым оптическим каналом бороться с паразитной засветкой каким-либо образом придется по-любому. Я предложил автору не топтаться по исхоженным граблям, а использовать проверенные решения.
Ну и еще один аргумент против радиоблудительских решений: если коробочка будет не просто включать лампочку "А-я-яй, выйдите, пожалуйста, вон", а аварийно тормозить станок, цена одной ложной остановки превысит стоимость комплектухи.

Если последовательно включить два (или четыре) источника тока, какой результирующий ток получится в цепи? Правильно, наименьший. Примерно это и наблюдал автор, перекрывая один из фотодиодов.
Правда, автору нужно ИЛИ по срабатыванию датчиков, но это уже другой вопрос.

Считать надо. К сожалению, в приведенной схеме этот резистор (как и R4) будет влиять на пороги и ширину окна гистерезиса.

Нет не будет.Вы чем измеряли перепад?А если 2 закрыть или все 4???

Вольтметром на выходе ОУ. Изменяется пропорционально кол-ву затемненных фотодиодов. Величины точно не помню, но что-то около указанных - суммарное напряжение 3,2-3,5В, на каждое затемнение ~0,75-0,85В в зависимости от разброса параметров между фотодиодами.

Может и бороться не надо.Нужно знать конструкцию.Радиолюбительское,нерадиолюбительская-аргументация так себе
Чем лучше плавающая опора?И исходя из каких соображений вы выбрали её постоянную в 1Сек?

Судя по его ответу -надо.

Надо насчет 1К я погорячился-на питании 4.7 стоит-желательно 20-30К лучше 47КОм.



Смотрите осциллографом.В не зависимости от продолжения обсуждения-данная схема должна функционировать.А с цоколёвкой вы не напутали?

С цоколевкой чего, фотодиодов или ОУ?

Всего
Конечно компаратора.

ИМХО, странное включение фотодиодов, где обратное смещение?

При нулевом смещении фотодиоды применяются в прямом включении.

С цоколевкой все нормально, везде

Примените осциллограф.Повторюсь-схема должна работать.Просто обязана.
Замечания высказанные xemul весьма серьезны,хотя и не беспорны,но усовершенствованиями и модернизацией,а,главное полной переделкой схемы можно будет занятся после того как заработает ваш первый вариант.Кстати он всегда неудачный

Безусловно, Вы правы. Давайте попросим автора обнародовать конструктив.

Зависит от того, чем отвечаешь. Лет двадцать тому наша коробочка тормознула станок по перегрузке на режущий инструмент на 3-ем часе хитровыподвывернутой обработки. Лабораторию собирались лишить всех премий на пол-года вперед. Потом, правда, обнаружили, что технологи со скоростью подачи инструмента на порядок очепятались. За предотвращение крушения премию нам так и не выписали, зато как от слов благодарности потеплело...

Плавающая опора - легкая припарка от паразитной засветки. Постоянная времени была предложена из расчета на порядок больше предложенной постоянной в ООС ОУ.

Об этом несложно догадаться по исходной постановке задачи. Но решать ее можно по-разному.

А тогда тока в базу не хватит, придется дарлингтон ключом ставить.

Не факт,все зависит от тока обмотки,но в общем случае вынужден признать вашу правоту
Надо пытать автора

Фотодиоды стоят глубоко в стальной коробке, в их креплениях еще отверстия под кристалл, в наружных окошках линзы стоят.

Нормальное включение.Посмотрите "Искусство схемотехники" том 1.
Кстати эта схема не противоречит вашей с левого рисунка.Просто выходное напряжение будет иметь другую полярность.

Левая схема - фотодиод в гальваническом включении.

Да именно левая.Какая разница оперу,что вы подаете ему на вход плюс или минус.
Смотрите мануал,там эта схема приведена

Последовательное соединение фотодиодов более правильно, особенно если барьер обеспечивает безобасность работы. По крайней мере, обрыв цепи будет диагностирован как поникновение в зону. Да и затемнение одного из фотодиодов будет обнаруживаться более уверенно. Недостаток схемы в том, что использованный усилитель не тянет на трансимпедансный, входной ток может оказаться больше обратного тока засвеченного фотодиода.

domowoj прав насчет обратного смещения ФД в фотогальваническом режиме - оно улучшает линейность датчика. Но, т.к. в данном случае автора скорее интересует качественная оценка, а не количественная, я не стал обращать его внимание на этот момент.
В исходной схеме обратное смещение на ФД легко получить, если подать некоторое напряжение на неинвертирующий вход ОУ (заодно оно оторвет входы от нижнего рельса).
2MSprut Ваше описание конструктива ясности не добавило. Если линзы стоят не в светопоглощающем тоннеле на каком-то там расстоянии, связанном с фокусным расстоянием линз, то толку от металлической коробки чуть. Походите с лампой в нескольких метрах перед коробкой - если выход ОУ будет плавать вслед за лампой, то конструктив не обеспечивает защиту от фоновой засветки, и решение этой проблемы за Вами.

Вы про какую схему-правую или левую?

Согласен. 1/3 питания вполне хватит.
Топикстартер попробовал бы сначала поработать с одним фотодиодом.

Я про исходную схему MSprut'а.

Впринципе с идеей развязки согласен- если вы хотите получить нормальную положительную ОС по напряжению для петли гистерезиса, нужно бы базу транзистора както отстыковать от выхода компаратора (в данном случае на выходе компаратора не может быть больше 0.6В изза открывания база-эмиттер транзистора). Самый простой вариант- поставить МОП транзистор вместо биполярного. Тогда ничего добавлять в схему не придется.
Кстати если засветка производится лампой, которая запитывается от этого же источника что и данная схема- возбуд может быть по питанию. Он также может быть изза включения какой либо другой нагрузки, от самого реле кстати тоже может.


Схема включения имхо нормальная. В данном случае неск.фотодиодов работают как источники ЭДС, замкнутые накоротко. Выход усилителя пропорционален току КЗ этих источников. Ток КЗ равен сумме ЭДС деленной на суммарное сопротивление диодов. При закрытии одного из них общее сопротивление не изменяется, а сумма ЭДС упадет. Соответственно упадет напряжение на выходе ОУ.
По идее параллельное включение даст тот же результат, хотя может быть чуствительнсть увеличится. Вобщем надо пробовать.

зы автору. неплохо было бы на входе компаратора (вывод 2) включить RC цепочку чтобы уменьшить вероятность ложников.

Принес сегодня на работу железку, положил под лампу накаливания, подключил осцилл... и увидел на выходе усилителя синусоиду 50Гц. Если перемещать лампу то в одну, то в другую сторону относительно фотодиодов или наоборот, то синусоида получается подрезанная или сверху или снизу. Синусоида исчезает только когда лампу подносишь ближе к фотодиодам и тогда схема начинает работать как положено (при закрытии одного из диодов четко щелкает реле). Вчерашние советы никак не помогли, ни конденсатор параллельно резистору на ОУ, ни 100К, ни даже 50К в ОС компаратора, ни понижение Ку ОУ. Какой ОУ подойдет больше для трансимпедансного усилителя? Имеется в наличии Rail-to-Rail MCP6022.

А какое назначение схемы? должна она срабатывать мгновенно? Если допустима небольшая задержка- то избавить от50 Гц (это модуляция светового потока частотой сети, оно есть во всех лампах которые питаются от сети переменного тока, хотя проверьте -должно быть по идее 100Гц) поможет RC цепочка на входе компаратора. Частоту ее среза сделать порядка 1-2Гц, чтобы она хорошо задавила пульсацию. Номиналы примерно 100к и 1мкФ. Оставшуюся пульсацию должен подавить триггер Шмидта.
ОУ имхо пока не стоит менять- если тока поставить какойто очень медленный, который уходя в насыщение будет сам подавлять пульсацию. Например OPA379 тока с доставабельностью не очень, и от 0 по входу он тоже не будет идеально работать.

Схема будет работать в станке для резки бумаги. Там нужно блокировать нажатие кнопок реза, чтобы когда кто-то там лазит руками нельзя было нож опустить. По идее быстродействие там не сильно важно.

Вы покушаетесь на святое.В любом манускрипте по фотометрии вы увидите эту схему именно в таком виде.Это классика.
Кстати ваш способ подачи смещения неудачен-вы создадите подобие дифусилителя,но именно подобие.Не уверен,что вообще работоспособное.


Почему не помогли?
Вам предлагалось взглянуть осциллографом на вашу проблему. Поробуйте посмотреть картинку при одном фотодиоде,возможно станет лучше.Вы чем освещаете фотодиоды?Из под вас как из под партизана приходится тянуть сведения.
Синусоида может быть только вместе с постоянным уровнем.
Кондер параллельно резитору все равно вам придется ставить,он просто необходим.
Если не решите проблему с освещением датчиков постоянкой-усложните схему(существенно).

Если Вы видите именно 50 герц, то это наводка. От света должно быть 100 Гц на фоне полки.
Первое - плохо, второе нормально. ОУ должен быть с малым входным током. Таких очень много.
OPA2380...
Совет. Начните с одного фотодиода и борьбы с наводками.

Микрочип выпускает в одном корпусе опрер и компаратор.Подумайте на тему-на каждый светодиод по такой микрухе,и непосредственно на самом светодиоде.Выходы компараторов через логику(диоды)сводите на ваше реле.Так вы решите проблему с помехоустойчивостью.

2 MSprut: Промоделировал вашу схемку, поставил перед транзистором 4.3к, перед компаратором детектор на диоде и RC цепь. Работает отлично

Освещаю лампой накаливания. Планирую использовать яркие белые светодиоды.


Как не странно, но именно 50Гц вижу. А чем мне поможет начинание с одного фотодиода? Даже если я смогу стабилизировать схему, то потом при подключении остальных получу тот же результат что и до этого.


Если не секрет, с какими номиналами RC моделировали?

Вам наводка ведь не нужна?
Вот начните с одного фотодиода прямо на ОУ. Не будет наводки - двигайтесь дальше.
" - " вход должен (лучше) быть заэкранирован выходным потенциалом (кабель).

Вот схемка. надеюсь тут все видно
можно поиграться и с 50герцевой наводкой, но имхо это не серьезно -от нее надо избавляться (провод в экране, плата в метал.корпусе и т.д).
зы. плавные пульсации с f=5Гц -симуляция движения руки около одного фотодиода.

Спасибо. Тут еще посоветовали, как вариант сильно не мучаться, взять ИК приемники на 36кГц для приема команд от пультов и ИК-светодиоды с генератором.

Единственно минус- дороговасто выйдет наверно

Я кроме букварей еще и книжки-раскраски читаю. Иногда в таких раскрасках попадаются подробности о работе ФД в фотогальваническом режиме, н-р, чем обратносмещенный переход лучше несмещенного.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
А такая схема работоспособна? И сколько в ней отличий от того, что я предложил?


прочитайте еще раз мой первый пост, точнее его заключение.

Думаю 3-4$ на ИК приемниках, светодиодах и обвеске это не цена для единичного устройства, безопасности и нервов. Оставлю этот вариант как план для отступления. Хочется разобраться с существующим вариантом.


Про вариант с готовым ИК приемником я думал еще в самом начале, когда еще тему не запостил и даже эту схему не "придумал", но решил пойти по длинному пути, надеясь на то что "путь осилит идущий".