Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer ControlsComputer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilanie diody laserowej z fotodiodą

13 Lip 2018 08:12 789 15
  • Poziom 10  
    Witam
    Projektuję układ do zasilania diody laserowej z głowicy z napędu CD KSS-213C. Znajduje się tam dioda sprzężona z fotodiodą połączone katodami, które są podłączone do masy układu. Jest to dość nietypowe połączenie. Zbudowałem układ jak w załączniku, lecz nie pracuje on poprawnie. Na schemacie "PD" to fotodioda, "LD" to dioda laserowa.
    Co jest dla mnie dziwne, mimo podania na bazę tranzystora Q4 napięcia wyższego niż 2,4 V na emiterze (ustalone przez diodę zenera) przestaje on przewodzić dopiero przy ok. 4V, czyli napięciu na kolektorze.
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Co jest dla mnie dziwne, mimo podania na bazę tranzystora Q4 napięcia wyższego niż 2,4 V na emiterze (ustalone przez diodę zenera) przestaje on przewodzić dopiero przy ok. 4V, czyli napięciu na kolektorze.
    Bo pracuje w układzie inwersyjnym, może zabrakło rezystora kolektorowego dla T4, skąd wziąłeś taki schemat.

    Jeśli katody obu diod są wspólne to i tak ten układ ci wiele nie pomoże, ponieważ to co dla diody laserowej jest minusem musi być plusem dla fotodiody, chciało by się zastosować zasilanie symetryczne, albo taki układ jak poniżej żeby katoda LD nie była na masie, rysując niekompletny schemat (bez diod) przeoczyłeś że fotodioda pracowała by w kierunku przewodzenia czyli nic by z tego nie było.

    W internecie można znaleźć
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą
    ze strony
    https://www.repairfaq.org/sam/laserdps.htm
  • Poziom 10  
    W którym miejscu ten rezystor, o którym piszesz? Od kolektora T4 do masy?
    Niestety podłączenie katod do masy całego układu jest tutaj konieczne ze względu na resztę układu i połączenia wewnętrzne.
  • Poziom 43  
    kubajed napisał:
    Niestety podłączenie katod do masy całego układu jest tutaj konieczne ze względu na resztę układu i połączenia wewnętrzne.
    W takim razie nie obędzie się bez zasilania symetrycznego i zupełnie innego projektu układu, jakie napięcia masz dostępne?


    kubajed napisał:
    W którym miejscu ten rezystor, o którym piszesz? Od kolektora T4 do masy?
    Gdyby istniał to Q4 miał by szanse na normalną pracę, ale reszta układu i tak jest błędna.
    Chcesz sam coś zaprojektować, czy skopiowałeś z internetu?
  • Poziom 10  
    A to dziwne, bo właśnie uruchomiłem układ. Dodałem tylko odpowiedni bias przed pierwszym tranzystorem, tak aby znajdować się w zakresie działania fotodiody i jest ok. Dlaczego więc jest niepoprawny układ?
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 43  
    kubajed napisał:
    A to dziwne, bo właśnie uruchomiłem układ.
    A jesteś pewien że umiesz odróżnić sytuację kiedy układ działa poprawnie, to znaczy reguluje prąd diody laserowej na podstawie prądu fotodiody, od sytuacji że "działa" to znaczy zaświeca diodę laserową przypadkową wartością prądu.

    kubajed napisał:
    Dodałem tylko odpowiedni bias przed pierwszym tranzystorem, tak aby znajdować się w zakresie działania fotodiody i jest ok.
    Schemat jest niekompletny ty masz inny ja widzę inny.

    kubajed napisał:
    Dlaczego więc jest niepoprawny układ?
    Nie narysowałeś ani diody laserowej ani fotodiody na schemacie, narysuj to zobaczysz że fotodioda podłączona do punktu PD jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, jeśli katodę ma na masie jak piszesz, fotodioda tak użyta działa jak zwykła dioda prostownicza z niewielkim wpływem światła na napięcie przewodzenia, sposób podłączenia Q4 nadal nie przypomina niczego sensownego, ani też niczego co łatwo przerobić na coś sensownego.

    Pytałem czy skopiowałeś ten badziew z internetu jeśli tak to poszukaj lepszego, jeśli uczysz się projektować to sprawa jest bardziej skomplikowana, bo do tego potrzeba chęci współpracy której u ciebie nie widzę, wszelkie moje techniczne uwagi trafiają w próżnię i nie wiem czy nie zostałem zrozumiany, czy po prostu olałeś i wiesz "lepiej" skoro właśnie uruchomiłeś.
  • Poziom 10  
    Tak, skopiowałem ten "badziew" z Internetu, ze schematu, który podesłałeś. Przerobiłem go tylko na ostatnim stopniu, żeby dopasować go do moich diod. Przy zasilaniu diody z zasilacza w trybie CC na pinie fotodiody (anodzie) można zaobserwować zmieniający się poziom sygnału.
    Poniżej aktualny schemat i wykres symulacji z Multisim, który pokazuje jak działa układ.
    Skąd wiem, że układ uwzględnia feedback z fotodiody? Prąd się zmienia, a napięcie fotodiody nie..

    Zasilanie diody laserowej z fotodiodąZasilanie diody laserowej z fotodiodą
    PS.
    Nigdzie nie napisałem, że nie chcę współpracować, wręcz jestem otwarty na propozycje, proszę mnie nie traktować jak klasycznego użytkownika Elektrody.
    Jeżeli nadal, mimo powyższego, uważasz, że ten układ nie ma prawa poprawnie działać, proszę zasugeruj coś, zależy mi przecież na sprawnym układzie.

    EDIT:
    A co z poniższym schematem? Tutaj też to nie ma prawa działać skoro katoda fotodiody leży na potencjale masy?
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą

    Tutaj przykład, że fotodioda może tak pracować i jest to używane.
    https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/archive/2012/08/06/illuminating-photodiodes#
  • Poziom 43  
    kubajed napisał:
    Tak, skopiowałem ten "badziew" z Internetu, ze schematu, który podesłałeś. Przerobiłem go tylko na ostatnim stopniu, żeby dopasować go do moich diod.
    Po pierwsze nie wiem po co przerabiałeś skoro dioda na schemacie jest dokładnie taka jak w twoim opisie, po drugie podlinkowany przeze mnie schemat ma sens, a po zamianie tranzystora wyjściowego z NPN na PNP już sensu nie ma, choćby dlatego że prąd bazy musi płynąć w odwrotną stronę.

    kubajed napisał:
    Poniżej aktualny schemat i wykres symulacji z Multisim, który pokazuje jak działa układ.
    Skąd wiem, że układ uwzględnia feedback z fotodiody? Prąd się zmienia, a napięcie fotodiody nie..
    Nie wiem jak to zamodelowałeś wejście do układu, ale charakterystyka fotodiody użytej w trybie fotowoltaicznym jest logarytmiczna, tzn przy zmianie prądu o 10%* napięcie zmieni się o 1mV, ale twój układ psuje czułość jeszcze bardziej bo "wpuszcza w fotodiodę 3mA prądu stałego załóżmy ze foto prąd fotodiody w punkcie pracy będzie 0,3mA wtedy wpływ 10% zmiany przełoży sie na 0,1mV zmiany napięcia, dla porównania zmiana temperatury fotodiody o 1°C da 2mV później mamy jeszcze dzielnik który dzieli to znikome napięcie przez trzy więc zostaje ze 30uV które po "wzmacniaczu" zamieni sie na kilka uA zmiany w prądzie. Podsumowując: żeby wykryć reakcję twojego układu w realnych warunkach zwykły multimetr 3,5 cyfry nie wystarczy, bo będzie miał za małą rozdzielczość.
    Jeśli nadal chcesz twierdzić że układ działa to zasymuluj oryginał i zobacz jakie ma nachylenie charakterystyki.


    *na podlinkowanej stronie piszą że minimalny prąd przy którym zaczyna sie akcja laserowa może być tylko 10%-20% mniejszy od prądu maksymalnego którego nie wolno przekroczyć bo grozi to uszkodzeniem diody - stąd wniosek że regulator powinien stabilizować z dokładnościa do kilku %

    kubajed napisał:
    A co z poniższym schematem? Tutaj też to nie ma prawa działać skoro katoda fotodiody leży na potencjale masy?
    Ale tutaj dioda pracuje prądowo z zerowym napięciem polaryzacji, to zupełnie inny układ zresztą o bardzo dobrych parametrach dynamicznych)poza tym zauważ że składową stałą odcina całkowicie, czyli w twoim zastosowaniu dał by dokładnie 0V na wyjściu. Wzmacniacz transimpedancyjny który jest podstawą tego układu nadaje się też doskonale do pomiarów składowej stałej tylko że wtedy katoda na masie poskutkowała by ujemnym napięciem na wyjściu wzmacniacza.

    kubajed napisał:
    Tutaj przykład, że fotodioda może tak pracować i jest to używane.
    Konstruowałem takie układy w ramach pracy zawodowej jeśli to cie pocieszy, co nie zmiienia faktu że twój schemat 1) działać nie będzie 2) nie ma nic nimi wspólnego, no chyba że tyle co taczka w uszkodzonym kółkiem z motocyklem sportowym, jedno i drugie to jednoślad ;)
  • Poziom 10  
    OK, dzięki za uwagi. Rzeczywiście układ może być mało czuły co zauważyłeś.
    Co zatem polecasz zrobić? Teraz zauważyłem, że mogę oddzielić masę obu diod od reszty układu. Do dyspozycji mam napięcia: +/-12 V, 5 V, 2,5 V (z tego wolałbym nie korzystać). Budować coś na wzmacniaczu czy tranzystorach? Układ podesłany przez ciebie przerabiałem po to, aby katody diod leżały na masie, ale teraz, kiedy mogę oddzielić te katody od reszty układu mogę zbudować układ identyczny jak na tamtym schemacie, pytanie czy jest on dobry czy polecasz coś innego?

    Zbudowałem ten układ, wydaje się nie reagować na sygnał fotodiody.
  • Poziom 43  
    Układ który znalazłem nie ma żadnych znanych mi błędów, a na układach analogowych znam się całkiem nieźle, układ daje sensowne nachylenie charakterystyki w symulacji wygląda to tak:
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą
    Więc nie widzę przeciwwskazań, jednak moja znajomość tematu diod laserowych jest słaba i nie wiedział bym jak ustawić moc nieznanej diody laserowej żeby jej nie spalić, trochę przeczytałem na w.w. stronie ale to za mało żeby robić za wyrocznię.

    Wymyśliłem jak zrobić układ z katodami na masie zasilaniem symetrycznym i trzema tranzystorami ale parametry były by zbliżone do tego co powyżej.

    Trzeba jeszcze wspomnieć że powyższy układ nie nadaje się do szybkiej modulacji.
  • Poziom 10  
    Rzeczywiście, u mnie w symulacjach wychodzi identycznie, natomiast nadal układ zdaje się nie reagować na fotodiodę. Potencjometrem można ustawić punkt pracy załóżmy na 40 mA, ale jest strasznie niestabilny, wahania 20 mA. Odłączenie fotodiody nie daje zauważalnej różnicy. Problemem może być bardzo mały prąd mojej fotodiody. Po podłączeniu do luźnej fotodiody oscyloskopu z impedancją wewnętrzną 1 M obserwowane napięcie wynosi około 0,6 V, co oznacza, że fotodioda generuje 0,6 uA. Trochę mało. Nie napisałem na początku, jest to laser z głowicy CD, a właściwie używam całej głowicy. Oryginalny układ zasilania diodą wygląda tak:
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą
  • Poziom 43  
    kubajed napisał:
    Problemem może być bardzo mały prąd mojej fotodiody. Po podłączeniu do luźnej fotodiody oscyloskopu z impedancją wewnętrzną 1 M obserwowane napięcie wynosi około 0,6 V, co oznacza, że fotodioda generuje 0,6 uA.
    To nie tak, fotodioda nie wygeneruje wyższego napięcia, nawet gdyby była ogniwem fotowoltaicznym o powierzchni metra kwadratowego i wydajności liczonej w amperach.

    Nie rozumiejąc jak działa fotodioda nie dasz rady zmierzyć jej prądu.
    Poniżej rysunek, po raz kolejny próbujesz pracować w punkcie zaznaczonym na czerwono gdzie światło niewiele zmienia zamiast podłączyć miliamperomierz i mierzyć prąd zwarciowy - na zielono, albo z polaryzacją zaporową i rezystorem jak w schemacie regulatora - na niebiesko
    Zasilanie diody laserowej z fotodiodą
    Zwróć uwagę na schemat zastępczy może ci rozjaśni.
  • Poziom 10  
    Podłączyłem właśnie miliamperomierz bezpośrednio do fotodiody - 0,0 mA.
  • Poziom 10  
    Niestety mój miernik nie posiada takiego zakresu.
  • Poziom 43  
    kubajed napisał:
    Niestety mój miernik nie posiada takiego zakresu.
    To trzeba spolaryzować fotodiodę zaporowo i podłaczyć szeregowo rezystor na którym można zmierzyć napięcie.