四象限光电探测器的方案设计

2012-09-18 09:19:51来源: 21ic

一、原理

四象限光电探测器实际由四个光电探测器构成,每个探测器一个象限,目标光信号经光学系统后在四象限光电探测器上成像,如图1。一般将四象限光电探测器置于光学系统焦平面上或稍离开焦平面。当目标成像不在光轴上时,四个象限上探测器输出的光电信号幅度不相同,比较四个光电信号的幅度大小就可以知道目标成像在哪个象限上(也就知道了目标的方位),若在四象限光电探测器前面加上光学调制盘,则还可以求出像点偏离四象限光电探测器中心的距离或θ角来。 


  
图1 目标在四象限光电探测器上成像 
                        
图2方位探测器原理框图。



信号通过放大和调理后由由A/D转换器(本系统中采用ADS7864)采样转换成数字量送入单片机,由单片机处理后得到目标的方位,并根据实际系统的需要输出方位控制指令。

二、电路设计

根据实际系统的需要,A/D转换器用ADS7864,单片机用最常见的89C51。

这里对ADS7864作一介绍。ADS7864是TI公司生产的12bit高性能模数转换器,片上带2.5V基准电压源,可用作ADS7864的参考电压。每片ADS7864实际由2个转换速率为500ksps的ADC构成,每个ADC有3个模拟输入通道,每个通道都有采样保持器,2个ADC组成3对模拟输入端,可同时对其中的1~3对输入信号同时采样保持,然后逐个转换。由于6个通道可以同时采样,很适合用来转换四象限光电探测器的4路光电信号,剩下2个通道作系统扩展用。

*下面主要介绍电路中的信号采样转换和处理部分。

ADS7864前端调理电路

模数转换器的前端调理电路缩放和平移要采样的信号,通过调理后的信号适合A/D转换器的模拟输入要求。图3是ADS7864一个输入通道的前端调理电路,
            
                                       图3 ADS7864前端调理电路

       ADS7864模拟输入通道的+IN和-IN的最大电压输入范围为-0.3V~+5.3V(ADS7864 +5V供电)。图3的电路中使用了2个运放,A1用作跟随器,用来缓冲ADS7864输出的2.5V基准电压源;A2和四个电阻构成了信号调理网络,适当配置R1~R4电阻可以实现对输入信号Vi的缩放和平移以适合ADS7864模拟通道的输入要求。+IN端的输入电压表示如下:


      

[1] [2] [3]

关键字:四象限  光电探测器  ADS7864

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0918/article_5938.html
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