Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV

Serge77>> Что будет сильнее - рассеянный небом или облаком - это большой вопрос.
Serge77> Ответ уже есть здесь: Serge77 - Моя ракетная мастерская - фотодатчик апогея
Serge77> От облака напряжение больше....

Важно: заключението се отнася за сини светодиоди!

1) Как се променя интензитета на UV_излъчване в зависимост от височината, измерено от UV_светодиод в направление Зенит? (увеличва/намалява)
2) как се променя интензитета на UV_излъчване в зависимост от височината, измерено от UV_светодиод в направление - земя, вертикално? (увеличава/намалява)

Възможно ли е облак, осветен от слънцето + разсеяното UV излъчване на небето да има по-голям интензитет на UV излъчване, от слънцето + разсеяното излъчване на небето?

Serge77> Перерисовал схему. Повторяю вопрос: Xan, будет работать? По-любительски или серийно?

Сделано надёжно, но работать не будет. Вот такая, вот, диалектика!

Первый усилитель будет повторять напряжение диодов, да.
Но когда напряжение дорастёт даже до +3 вольт, ничего не случится, потому что второй усилитель сравнивает его с 9 / 2 = 4.5 вольтами.
Надо делитель подправить. Например, нижний резистор сделать 1 кОм.

Можно первый усилитель вообще выбросить и подключить диоды сразу ко второму.
Но для экспериментов два усилителя лучше - можно точно знать (иметь возможность померить) напряжение на диодах.


Serge77> Если я понял, что утверждает Xan, то правильно измеренное напряжение на соединённых встречно-параллельно двух светодиодах должно получаться ИЛИ +2В ИЛИ -2В

Именно.
Только надо не загубить такое счастье низким сопротивлением того, к чему диоды подключены или утечками в схеме.


-VMK-> А по-голяма височина, примерно 6...7км то контрастность небо:земля упадёт всего до 1:1. да?

Где-то такое случится обязательно. Ведь в космосе сверху УФ вообще не будет, а снизу будет светить толстая атмосфера.


-VMK-> По моему при всички положения [UV светомост небе] > [UV светимост земя], независимо на каква височина и дали има облаци или не. Единствен источник на UV излъчване е небето - разсеяното и отразено излъчване от атмосферата никак не може да надвиши източника.

Ошибка в этих рассуждениях вот где: источником УФ является не только небо, но и солнце (нерассеянное излучение). Это - экспериментальный факт.
То есть, земля или облако под ракетой освещается не только небом, но и солнцем.
У меня в измерениях с кожей (ни с чем другим померить не догадался) получилось, что прямое излучение в 1.5 раза сильнее, чем рассеянное от неба.
То есть, облако под ракетой будет в 2.5 раза ярче, чем небо над ракетой.

То, что у меня измеренная яркость облака получилось ненамного выше яркости неба, может быть объяснено тем, что облако было в нескольких километрах в сторону и излучение от него ослаблялось атмосферой.


Non-conformist> Xan, надеюсь ТЕБЯ я ничем пока не обидел на данном этапе и твое молчание в мой адрес ...

Всё нормально!

Non-conformist> Можно повторить эти вопросы?

Я, как неидеальный человек (не робот), вполне могу что-то не заметить и пропустить. Конечно.
Если опять не пропущу!

-VMK-> Възможно ли е облак, осветен от слънцето + разсеяното UV излъчване на небето да има по-голям интензитет на UV излъчване, от слънцето + разсеяното излъчване на небето?

Проблема в том, что верхний светодиод редко ловит Солнце.
Вот если поставить 4 светодиода по разным сторонам ракеты, смотрящие вверх (так чтобы хотя бы один гарантированно ловил Солнце), и 4 - смотрящие вниз, да всё это измерять на МК, тогда наверно можно достичь 100%-ной надёжности.

Xan> Но когда напряжение дорастёт даже до +3 вольт, ничего не случится, потому что второй усилитель сравнивает его с 9 / 2 = 4.5 вольтами.

Почему с 4.5? Там же делитель 10К/100К, т.е. сравнение с 0.9В.

Так получается какая надёжность - любительская или серийная?

Serge77> Вот если поставить 4 светодиода....

Или 1 - със "зрителен ъгъл" 120⁰

Serge77> Почему с 4.5? Там же делитель 10К/100К, т.е. сравнение с 0.9В.

Зрение подвело.
Тогде всё нормально.

Serge77> Так получается какая надёжность - любительская или серийная?

"Серийная".
Если забытый кондюр добавить.

-VMK-> Или 1 - със "зрителен ъгъл" 120⁰

Эти самые 120 - понятие не очень определённое. Чувствительность при 120 совсем не такая, как при 0 градусов. Поэтому при наклонном полёте от Солнца датчик может ловить очень мало прямого солнечного излучения.

Но угол зрения тех четырёх нужно расширять, это верно. Лучше поставить их под угом 45 к горизонту и чтобы угол зрения был градусов 90, тогда они будут захватывать всю верхнюю полусферу и точно кто-то поймает Солнце. Нижние поставить тоже под 45, но ниже горизонта. По сути - это четыре пары светодиодов в конфигурации, как в моём датчике.

Задача МК - найти самый засвеченный светодиод. Если он среди верхних - ракета летит вверх, а если среди нижних - то вниз. Т.е. здесь ориетация не на небо/землю, а только на Солнце.

Xan> "Серийная".

Ураааа!!! Я придумал лучшую схему!!! ;^))))))))))))))

А здесь ОУ подойдёт любой, независимо от тока входа? LM358 годится?

Serge77>> Вот если поставить 4 светодиода....
-VMK-> Или 1 - със "зрителен ъгъл" 120⁰

Если взять датчик, который равномерно с полусферы собирает свет, чтоб и излучение солнца попадало, то когда солнце высоко (близко к зениту), схема будет работать несколько устойчивее.

Но при низком солнце возможен случай, когда ракета летит уже носом вниз под углом 45 и более градусов, а солнце продолжает светить в верхний датчик, хоть и сбоку.

Так что лучше узконаправленные фотоприёмники и строго вверх и вниз.

Serge77> А здесь ОУ подойдёт любой, независимо от тока входа? LM358 годится?

Увы, LM358 для УФ диодов слишком плохой.
С синими и LM358 получится "любительская" схема, она будет работать только при "типичном" токе входа, а не при максимальном из доков.

Вот, навскидку, операционники с малым входным током и большим диапазоном напряжения питания:
OP777
OP162
OP97
OP196
AD820
OP1177

Xan> Можно первый усилитель вообще выбросить и подключить диоды сразу ко второму. Но для экспериментов два усилителя лучше - можно точно знать (иметь возможность померить) напряжение на диодах.

Не согласный я. Цитирую дословно из Хоровица-Хилла:

"Для операционного усилителя типа 411 со входом на полевом транзисторе входное сопротивление равно примерно 10¹² Ом, а для операционных усилителей со входами на биполярных транзисторах, например типа 741 - составляет всего 2 МОм."

А теперь ВНИМАНИЕ:

"В связи с тем, что отрицательной обратной связи присущ эффект самопроизвольной установки входов (ООС стремится поддерживать на обоих входах одинаковое напряжение и значительно уменьшает дифференциальный входной сигнал), для практики Zвх имеет достаточно большие значения и не является столь лимитирующим параметром, как входной ток смещения".

Добавляю от себя: ... а поскольку в обсуждаемой схеме ОУ используется в режиме компаратора (т.е. без какой бы то ни было ООС), то входной импеданс такого каскада будет составлять всего-навсего помянутые выше пару мегаом.

Таким образом, входной буфер - где за счет эффекта "самопроизвольной установки входов", т.е. за счет стопроцентной ООС, куда уходит весь громадный Ку усилителя - НЕОБХОДИМ именно как буфер, т.е. как каскад с высоким входным импедансом, который позволяет наиболее эффективно использовать входной сигнал антипараллельной светодиодной пары. А отнюдь не только для того, чтобы наблюдать ЭДС светодиодов при наладке.

Xan> Увы, LM358 для УФ диодов слишком плохой.
Опять не согласный! По хоровицу ООС должна здорово повысить Rвх! Имхо если с буфером (повторителем со стопроцентной ООС), то LM358 вполне может подойти; там как раз два канала - один для буфера, второй для компаратора. Или я неправильно понимаю ситуацию?

***
Костян - длинные провода к светодиодам недопустимы, это высокоомная цепь. Длинные провода будут работать как антенна - ВОЗМОЖНЫ ЛОЖНЫЕ СРАБАТЫВАНИЯ.

Xan> С синими и LM358 получится "любительская" схема, она будет работать только при "типичном" токе входа, а не при максимальном из доков.

Ну вот, и тут засада. Когда ты рисовал схему измерения с ОУ, ты такого не говорил. Значит всё равно нужен ОУ с мизерным током входа? Если так, тогда действительно повторитель не нужен, хватит одного ОУ, как на схеме, которая у меня уже работает.

Я думал за счёт повторителя можно использовать любой дешёвый ОУ. А те, что ты написал, стоят дороже магнитного датчика, весь смысл теряется.

Serge77> Я думал за счёт повторителя можно использовать любой дешёвый ОУ.
Девяносто процентов даю, что так оно и есть. Ща буду пробовать.

Non-conformist> Таким образом, входной буфер - где за счет эффекта "самопроизвольной установки входов", т.е. за счет стопроцентной ООС, куда уходит весь громадный Ку усилителя - НЕОБХОДИМ именно как буфер, т.е. как каскад с высоким входным импедансом

Не так.
Цель - сравнить фототоки диодов. Есть два пути:
1. Измерить напряжение на паре диодов не нагружая их по току.
2. Измерить сам ток, не обращая внимание на напряжение.
Если УФ-диод не прямо на солнце и прибор 10 мегаом, то это второй случай - весь фототок уходит в прибор, по существу диод замкнут почти накоротко.



Xan> Увы, LM358 для УФ диодов слишком плохой.
Non-conformist> Опять не согласный! ... то LM358

У него входной ток больше, чем фототок. (см. даташит)
Схема будет мерить ток входа, а не ток диодов.

Serge77> Ну вот, и тут засада. Когда ты рисовал схему измерения с ОУ, ты такого не говорил. Значит всё равно нужен ОУ с мизерным током входа?

Да.

Serge77> А те, что ты написал, стоят дороже магнитного датчика, весь смысл теряется.

Про стоимость компонентов я не думал. У меня обычно задача "сделать, чтоб надёжно работало", а не "сделать дёшево". Хотя, конечно, деньги я тоже учитываю.
"Сделать дёшево" — вполне уважаемая задача, но мне такие почти не попадаются.

Non-conformist> Ща буду пробовать.
Спаял повторитель на LM358, подключил антипараллельную пару трехмиллиметровых синих светодиодов. Небо плотно закрыто темно-серыми облаками, дождя нет. При перевороте размах сигнала после буфера получается около 35 мВ по китайскому цифровому тестеру.

Отпаял светодиодную пару, прицепился китайским цифровым тестером напрямую - максимум 15 мВ. Включил и прогрел УВ-15 с 15 Мом Rвх: размах более 200 мВ.

Резюме: входной буфер на LM358 имеет недостаточно высокое входное сопротивление...

Обнаружил ошибку (опечатку) в своём "научном исследовании" (две страницы назад).
Ток не в микроамперах, а в наноамперах.

Xan> Про стоимость компонентов я не думал. У меня обычно задача "сделать, чтоб надёжно работало", а не "сделать дёшево".

Здесь задача такая: сделать датчик дешевле и доступнее, чем магнитный. Желательно не потеряв в надёжности.

Похоже, что буду летать на том датчике, что есть.

Serge77> Похоже, что буду летать на том датчике, что есть.
Имхо не будешь. Я сейчас один умный мисл скажу, толко ви не обижайтес. (С)

Объясните мне, зачем в этом датчике вообще компаратор? А если просто усилить разностный сигнал антипары светодиодов до насыщения - примерно так, как это сделал наш любезный Брат в своей трехтранзисторке? И всё... Не будем зависеть ни от цвета светодиодов, ни от точности усилителя, ни от мрачности погоды, ни от времени суток (в разумных пределах)...

Если выход простого повторителя (LM358) дает 30 мВ размаха в пасмурную погоду, то неинвертирующий усилитель с Ку = 30 (а у него, как я понимаю, входной импеданс примерно такой же, как и у повторителя), собранный на этом же ОУ будет выдавать 900 мВ, которые будут подаваться на второй ОУ с тем же Ку из этого же корпуса. В результате на выходе тракта уже в пасмурную погоду при пятивольтовом напряжении питания имеем глубокое насыщение...

Ну и чем этот вариант хуже компаратора?..

-VMK->> Или 1 - със "зрителен ъгъл" 120⁰
Xan> Если взять датчик, который равномерно с полусферы собирает свет....
Serge77> Xan считает, что ... Я ему не очень верю, но пока следую ;^))

Провел НЕнаучно изследване по идея на Xan както е описано тук: Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV [Xan#01.10.09 20:27]

Xan> На правой картинке - способ измерить напряжение на диоде не нагружая его. Надо всего лишь отключить другой диод и подключить перемычку. А с выхода усилителя мерить напряжение обычным вольтметром.

Резултата е повече от интересен! Видео: 20сек/900кБ - http://www.magla.info/vmk/dwn/Xan.avi
Светодиод UV, "зрителен ъгъл" 120⁰ ; ОУ-MCP601
Метеорологичната обстановка - дъжд, плътна облачност.
Направление на измерването - изток, примерно ±45⁰ относно хоризонта.
Плавен преход - разлика ~300миливолта

Вашите коментари?

Serge77> Здесь задача такая: сделать датчик дешевле и доступнее, чем магнитный.

Ну вот есть транзисторы (цена в Чипе-Дипе):
IRF7402 SO-8 25 руб
IRF7601 Micro-8 31 руб
IRF5851 TSOP-6 22 руб

Первые две строчки - одиночные транзисторы, около 6 ампер.
Последняя строчка — пара транзисторов p- и n-канальный, 2.5 ампера, импульсно 10 ампер.


Недостаток у всех — в даташите ток затвора "до 100 нА". Похоже, что это про все транзисторы пишут, как заклинание.
Так как ничего про условия не написано, то это может относиться к полному температурному диапазону, до 150 градусов.
Тогда можно надеяться, что при комнатной этот ток на 2...3 порядка меньше.
И тогда можно делать совсем примитивную схему на транзисторах.

Транзисторы по току затвора очень легко отбраковываются в домашних условиях: подключается омметр, иточником напряжения +2 вольта коротко касаешься затвора, и потом смотришь, как долго транзистор будет оставаться включенным, должно быть много секунд.

Xan> Цель - сравнить фототоки диодов. Есть два пути:
Xan> 1. Измерить напряжение на паре диодов не нагружая их по току.
Xan> 2. Измерить сам ток, не обращая внимание на напряжение.

Проведох второ (контролно) НЕнаучно изследване на схемата по препоръка на Xan.
Светодиод UV - ф8мм
Резултата е аналогичен на проведения по-рано:

Направление на теста - север.
Небе, ~ +60⁰ относно хоризонта - 1,87V
Земя, ~ -60⁰ относно хоризонта - 1,52V
Ако има интерес, мога да публикувам видео от теста.

На приложената снимка се вижда разликата между светодиодите от 1-ви и 2-ри тест.
Вътре, у дома, практически без източник на UV излъчване, напрежението падна до 0,69V

-VMK-> Метеорологичната обстановка - дъжд, плътна облачност.

Отличная плохая погода для тестирования!
У меня сегодня тоже была дождливая погода, датчик показал, что УФ стало всего в 2...2.5 раза меньше. Хотя видимого света меньше раз в десять.

-VMK-> Направление на измерването - изток, примерно ±45⁰ относно хоризонта.

Отличная демонстрация того, что диод даёт вольты, даже при плохой погоде и глядя вниз.