Пристрій для контролю параметрів фотоелектричних перетворювачів

Пристрій для контролю параметрів фотоелектричних перетворювачів, що містить блок підклю C2 2 (19) 1 3 цифрового перетворювача, а перший і другий входи відповідно з виходом блоку порівняння й виходом обчислювача, з'єднаний входом з виходом аналого-цифрового перетворювача, інформаційний вхід якого з'єднаний з виходом блоку пам'яті, з'єднаного інформаційним входом через датчик напруги з виходом джерела зростаючої напруги й першим виходом блоку підключення, другий вихід якого з'єднаний з інформаційним входом операційного підсилювача, з'єднаного виходом із другим входом блоку порівняння, другий вхід якого з'єднаний через блок сполучення - із третім виходом блоку підключення. Пристрій працює наступним чином. По команді обчислювача програмний блок підключає джерело зростаючої напруги на p-n перехід приладу, який досліджується й на вхід датчика напруги. Джерело зростаючої напруги забезпечує зростання напруги на p-n переході контрольованого приладу в діапазоні від нуля вольт до напруги початку електричного пробою при вимірюванні зворотної гілки вольт-амперної характеристики (ΒΑΧ), або до напруги, що відповідає максимально припустимому струму p-n переходу при вимірюванні прямої гілки ΒΑΧ. Датчик визначає поточну величину зростаючої напруги на p-n переході контрольованого приладу й подає її на вхід аналогового запам'ятовувального пристрою. Струм, що протікає через р-n перехід при подачі напруги, надходить на вхід операційного підсилювача, на виході якого встановлюється пропорційна напруга, що надходить на входи компараторів блоку, кількість яких дорівнює необхідному числу точок вимірювання величини струму, що протікає через p-n перехід. Еталонні рівні напруги на компараторах блоку задає джерело. Сигнали з виходів компараторів надходять на вхід блоку, що виробляє циклічно наступні імпульси: імпульс заряду сумарної ємності p-n переходу контрольованого приладу й електричних кіл для його підключення, та імпульс виміру. Імпульс заряду сумарної ємності подається на керуючий вхід операційного підсилювача та включає діапазон виміру великих струмів, забезпечуючи малий вхідний опір операційного підсилювача на час дії імпульсу, чим здійснює швидкий заряд сумарної ємності, яка шунтує p-n перехід. На час дії імпульсу виміру програмний блок після встановлення перехідного процесу комутації операційного підсилювача аналізує сигнали, що надходять із виходів компараторів. При досягненні струмом p-n переходу контрольованого приладу величини, яка відповідає першому заданому рівню струму, спрацьовує відповідний компаратор, і програмний блок виробляє команду для запам'ятовування поточного значення зростаючої напруги на р-n переході блоком і команду запуску аналого-цифрового перетворювача. Величина напруги на p-n переході, що відповідає току, з виходу аналого-цифрового перетворювача в цифровій формі запам'ятовується обчислювачем. Напруги, що відповідають струмам, пристрій вимірює аналогічно, але при вимірюванні великих струмів блок також видає сигнал на операційний підсилювач для включення відповідної межі виміру струмів. При контролі великих рівнів струмів вольт-амперної характеристики про 86167 4 грамний блок припиняє циклічну генерацію заряду сумарної ємності й безупинно контролює сигнали, що надходять із виходів компараторів блоку, чим підвищує точність визначення напруг для великих рівнів струму зі збереженням високої швидкодії пристрою. Після запам'ятовування обчислювачем величини напруги, що відповідає максимальному рівню контрольованого струму, програмний блок відключає напругу джерела зростаючої напруги. На цьому процес визначення однієї гілки вольтамперної характеристики закінчується. Друга гілка вольт-амперної характеристики виміряється аналогічно. Недоліками даного пристрою є обмеження, що накладаються кількістю застосованих компараторів на число точок, що знімаються, похибки, внесені аналоговим запам'ятовувальним пристроєм, і застосованими для вимірів конденсаторами, а також неможливість обчислення діодних параметрів за значеннями струмів і напруг. Технічним завданням винаходу є підвищення точності й зменшення часу зняття ΒΑΧ за рахунок автоматизації процесу контролю ФП і зняття ΒΑΧ у квазіреальному часі практично за період дії світлового імпульсу, вивід її графічного зображення на екран, а також наступне обчислення діодних і вихідних параметрів фотоприладу. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для контролю параметрів фотоелектричних перетворювачів, що містить аналоговоцифровий перетворювач, блок підключення, підсилювач потужності - повторювач напруги, з'єднаний із входом блоку підключення, що під'єднаний до досліджуваного фотоперетворювача та до входу вимірювача струму на операційному підсилювачі, згідно винаходу уведено персональний комп'ютер із програмним забезпеченням, мікроконтролер, регулятор підсилення напруги, ЦАП, регулятор підсилення вимірювача струму, з'єднаний з вимірювачем струму на операційному підсилювачі, перетворювач логічних рівнів RS-232, з'єднаний з персональним комп'ютером і мікроконтролером, що у свою чергу підключений до входу ЦАП, з'єднаного з регулятором підсилення напруги, що з'єднаний із входом підсилювача потужності - повторювача напруги, галогенна лампа, комутатор, підключений до галогенної лампи, причому мікроконтролер з'єднаний із входом комутатора, вимірювач струму на операційному підсилювачі з'єднаний із входом мікроконтролера. На Фіг.1 представлена блок схема пристрою. Пристрій для контролю параметрів фотоперетворювачів містить галогенну лампу 1, досліджуваний фотоперетворювач 2, блок підключення З, вимірювач струму фотоперетворювача на операційному підсилювачі 4, мікроконтролер 5, ПК із програмним забезпеченням 6, перетворювач логічних рівнів RS-232 7, регулятор підсилення вимірювача струму 8, ЦАП 9, регулятор підсилення напруги 10, підсилювач потужності - повторювач напруги 11, комутатор 12. Пристрій працює таким чином. По команді мікроконтролера 5 комутатор 12 включає освітлювач 1. 5 86167 На досліджуваному фотоперетворювачі 2, що підключається через блок підключення 3, установлюється постійна напруга відомого значення, що подається з виходу ЦАП 9 через регулятор підсилення напруги 10 на підсилювач потужності - повторювач напруги 11. Різниця потенціалів - власної напруги фотоперетворювача 2, що виникає при освітленні лампою 1, і встановленого на повторювачі напруги 11, прикладається до внутрішнього опору Rп і опору шунта вимірювача струму 4, включеному послідовно, викликаючи струм через ці елементи. Напруга, що відкладається на шунті, надходить на перший каскад операційного підсилювача вимірювача струму 4. Посилена напруга подається на регулятор підсилення вимірювача струму 8, звідки надходить на другий каскад операційного підсилювача, потім на внутрішній АЦП мікроконтролера 5. Мікроконтролер зберігає виміряне АЦП значення в пам'яті, інкрементує значення адреси пам'яті й змінної, переданої на порт виводу, підключений до ЦАП 9. Напруга, що знімається з ЦАП 9, надходить на регулятор підсилення напруги 10, виконаний на потенціометрі, звідки надходить на повторювач напруги на потужному операційному підсилювачі 11, з виходу якого подається на досліджуваний фотоперетворювач 2. Цикл повторюється 256 разів. За командою мікроконтролера 5 комутатор 12 виключає лампу освітлювач 1, і аналогічним чином знімається темнова ΒΑΧ. Отриманий масив значень, що відпові Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 дають виміряним струмам, мікроконтролер 5 передає по інтерфейсу RS-232 через перетворювач рівнів 7 у ПК 6. Дані обробляються програмою, яка перетворює прийняті бінарні послідовності в реальні значення струму й напруги, будує графік світлової ΒΑΧ на екрані з можливістю збереження в графічний файл. Калібрування здійснюють за допомогою еталонного фотоперетворювача по двом точкам граничних режимів короткого замикання та холостого ходу, і виконують перед вимірами. При вимиканні лампи 1 знімається темнова ΒΑΧ, що також може бути збережена в графічний файл. Програма обробляє отримані значення напруги та струму світлової і темнової ΒΑΧ, видає значення напруги холостого ходу Uxx, струму короткого замикання Ікз, оптимальних параметрів Uoпт, Іопт, Rопт, послідовного Rп і шунтуючого опору Rш, струму насичення Is та коефіцієнта неідеальності А. Програма може працювати з графічними файлами зображень ΒΑΧ, отриманих з інших джерел, або знятих раніше, після введення мінімальних та максимальних значень параметрів ΒΑΧ. Таким чином підвищення точності й зменшення часу зняття ΒΑΧ досягається за рахунок автоматизації процесу контролю ФП і зняття ΒΑΧ у квазіреальному часі практично за період дії світлового імпульсу, вивід її графічного зображення на екран, а також наступне обчислення діодних і вихідних параметрів фото приладу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601