- Độ sâu tiêu điểm DOF tăng lên ở các kích thước đặc trưng lớn hơn, ngay cả so với các kích thước đặc trưng của quang khắc thô [4]
NGHIÊN CỨU THIÉT KỂ HỆ ĐO D*
4.1. Thiết kế hệ đo thông số D*
4.1.1 Giói thiệu chung về hệ đo thông số D*
Hiện nay các hệ thống đo thông số D* và đo độ nhậy phổ kể trên đều là các hệ thống đo chuyên dụng, phi tiêu chuẩn, nên chúng không có sẵn trên thị trường và chỉ được đặt chế tạo riêng cho các công ty chế tạo sản xuất và các viện nghiên cứu trên lĩnh vực đầu thu quang điện cho vùng hồng ngoại, giá cả khá cao. Do đó việc tự xây dựng các hệ đo này là cần thiết.
Mục đích của luận văn này là thiết kế chi tiết phàn điện tử cho hệ thống đo sau:
- Đo năng suất phát hiện riêng D* (NEP)
Yêu cầu khi thiết kế phàn điện tử cho hệ đo là phải đáp ứng được các tiêu chí sau:
- Các đặc tính kỹ thuật của phải thực hiện được đầy đủ các chức năng. - Vận hành chính xác, ổn định và chống nhiễu tốt.
- Có thể kết nối, vận hành, xử lý dữ liệu và lưu kết quả trên máy tính.
Trong hình 4.1 là sơ đồ nguyên lý chung của hệ đo D*(NEP). Để thực hiện được hệ đo này thì ta phải thiết kế các mạch điện tà như sau:
- Mạch điều khiển trung tâm (mạch số 1): Mạch này có chức năng chính là thu thập tín hiệu analog (dạng điện áp), rồi chuyển đổi thành số thông qua bộ ADC 12 bit (có thể nâng cấp lên 15 bit để tăng độ chính xác), dữ liệu được truyền lên máy tính để lưu trữ và tính toán. Ngoài ra nó còn kết nối với các mạch chức năng khác ttong hệ đo để truyền thông số hoạt động và lệnh điều khiển, các lệnh này được nhận từ máy tính.
- Mạch điều chế tần số (mạch số 2): Mạch này có chức năng điều chế tần số băm ánh sáng thành dạng xung. Có thể điều chế được tần số trong dải từ 4Hz đến 2kHz (tùy thuộc vào loại đĩa điều chế), nó có các chức năng khác như: hiển thị trạng thái làm việc trên màn hình LCD, có bàn phím để lựa chọn thông số hoạt động, có cổng truyền thông RS-485, có chiết áp để điều chỉnh tốc độ động cơ.
- Mạch điều khiển góc gương quay (mạch sổ 3): Mạch này có chức năng điều khiển góc của 02 gương quay, để chuyển hướng tia sáng làn lượt đi qua các đầu thu. Nó cũng có công truyền thông RS-485 để kết nối với mạch điều khiển trung tâm.
Đối vói 2 hệ đo ừên thì chỉ cần tính hợp 03 mạch điện tử này. Nhưng có thể không cần dùng hết chức năng của nó, YÍ dụ như đối với hệ đo D*thì mạch số 3 chỉ càn điều khiển góc của 1 gương quay, hay hệ đo quang phổ hồng ngoại chỉ cần dùng 01 đầu vào analog của mạch soi.
4.2. Thiết kế chỉ tiết các mach điên tử
•
4.2.1 Thiết kế mạch điều khiển trung tâm (mạch sổ 1 ) 4.2.1.1. Yêu cầu thiết kế mạch số 1
Nghiên cứu thiết kế card điều khiển trung tâm đáp ứng được các tiêu chí sau: - Các đặc tính kỹ thuật của mạch điều khiển trung tâm phải thực hiện được các chức năng chính như: hiện thị trạng thái làm việc trên màn hình LCD, có phím chức năng để lựa chọn thông số hoạt động, có cổng kết nối USB vói máy tính, có cổng truyền thông RS-485 để kết nối với các mạch điêu khiển ngoại yị khác
- Có 02 đầu vào analog: Tiền khuếch đại điều chỉnh từ 1 4- 1000 lần, ADC 12
bit, có thể nâng cấp lên 15 bit.
- Truyền thông chính xác ổn định và chống nhiễu.
Hình 4.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý máy đo D* (NEP) và ngưỡng nhậy quang trở
4.2.1.2 Nội dung thiết kể mạch số 1 a) Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển trung tâm
Ghi chú: ---Tia sáng ---Tín hiệu điện Má y tính
Hình 4.2. Sơ đồ khối của mạch điều khiển trung tâm 4.2.1.3 Thiết kể sơ đồ nguyên lỷ mạch sổ 1
a) Khối điều khiển trung tâm
Thông qua phân tích đặc tính và ưu nhược điểm của một số dòng vi xử lý trên thị trường. Dòng vi xử lý PSoC là phù hợp nhất, tài nguyên, tốc độ đủ
Đặc tính kỹ thuật Thông sô kỹ thuật
Nguôn cung câp 24 V DC ± 25% -3000 niA Max Chuân trayên thông RS-485, USB
Màn hình hiên thị • LCD (4x16)
Phím điêu khiên • 4 phím (ENTER, UP, DOWN, EXIT) Đâu vào analog • 02 đâu vào tương tự (0..5VDC)
• Tiền khuếch đại điều chỉnh từ 1 4-100 lần.
• ADC 12 bít
LEDs • Lỗi truyền thông
• Báo nguồn cung cấp
b) Sơ đô khôi
Màn hình hiển thị LCD