Счетчик оптических импульсов

 

СЧЕТЧИК ОПТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый оптический излучатель, шину счетных импульсов и триггерные ячейки, в каждой из которых первые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента ,лямбда-ди0да и первого жидкокристаллического затвора подключены к электрическому выходу ячейки, второй вывод лямбда-диода подключен к общей шине, вторые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента и первого жидкокристаллического затвора подключены к шине питания, причем оптический выход первого излучателя связан с нагрузочным фоточувствительным элементом первой триггерной ячейки непосредственно и через первый жидкокристаллический затвор предыдущей триггерной ячейки связан с нагрузочным фоточувствительным элементом последующей триггерной ячейки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в него дополнителвно введены прерыватель тока с управляющим входом, токовые выводы которо го подключены соответственно к шине питания и к клемме источников питания, двухпозиционныи ключ, второй оптический излучатель, постоянный и оптический излучатели и в каждую ячейкувторой и третий жидкокристаллические затворы, сбросовый и установочный фоточувствительные .элементы, причем в каждой ячейке сбросовый фоточувствительный элемент и второй жидкокристаллический затвор подключены параллельно лямбда-диоду,а установочный фоточувствительный элемент и третий жидкокристаллический затвор подключены параллельно нагрузочному фоточувствительному элементу и первому жидкокристаллическому затвору, оптический выход первого оптичес (У) кого излучателя является суммируюС щим оптическим входом счетчика и связан с управляющим входом прерывателя тока, через первый жидкокристаллический затвор последней ячейки оптический выход второго оптического излучателя, являющийся оптическим .вычитающим входом счетЧ . чика, связан со сбросовым фоточувствительным элементом последней К ячейки непосредственно и со сбросоСП вымуфоточувствительными элементами со 4 остальных ячеек через вторые жидкокристаллические затворы последующих за ними ячеек, а также с установочными фоточувствительными элементами всех ячеек через второй жидкокристаллический затвор первой ячейки, кроме того, оптический выход постоянного оптического излучателя связан с оптическими выходами счетчика через соответствующие третьи жидкокристаллические затворы ячеек , вход двухпозиционного ключа сое

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

9 51 Н 03 К 23/12

ОП И()АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHO!VlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l ) 3415400/18-2.1 (22) 31.03.82 (46 ) 30. 07. 83. Бюл. Ю 28 (72) В. Г. Красиленко (53) 621.374(088,8 ) питания, двухпозиционный ключ, второй оптический излучатель, постоянный и оптический излучатели и в каждую ячейку- втдрой и третий жидкокристаллические затворы, сбросоBblM и установочный фоточувствительные .элементы, причем в каждой ячейке сбросовый фоточувствительный элемент и второй жидкокристаллический затвор подключены параллельно лямбда-диоду,а установочный фоточувствительный элемент и третий жидкокристаллический затвор подключены параллельно нагрузочному фоточувствительному элементу и первому жидкокристаллическому затвору, оптический выход первого оптического излучателя является суммирующим оптическим входом счетчика и связан с управляющим входом прерывателя тока, через первый жидкокристаллический затвор последней ячейки оптический выход второго

,оптического излучателя, являющийся оптическим .вычитающим входом счетчика, связан со сбросовым фоточувствительным элементом последней ячейки непосредственно и со с6росо. вымчфоточувствительными элементами остальных ячеек через вторые жидкокристаллические затворы последующих за ними ячеек, а также с установочными фоточувствительными элементами всех ячеек через второй жидкокристаллический затвор первой ячейки, кроме того, оптический выход постоянного оптического излучателя связан с оптическими выходами счетчика через соответствующие третьи жидкокристаллические затворы ячеек, вход двухпозиционного ключа соеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 374749, л. Н 03 К 23/34, 19,07.71.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке й". 3279641/18-2 1, кл. H 03 K 23/12, 04,03.81..

5" )(57 ) СЧЕТЧИК ОПТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬGOB, содержащий первый оптический излучатель, шину счетных импульсов и триггерные ячейки, в каждой из которых первые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента,лямбда-диода и первого жидкокристаллического затвора подключены к электрическому выходу ячейки, второй вывод лямбда-диода подключен к общей шине, вторые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента и первого жидкокристаллического затвора подключены к шине питания, причем оптический выход первого излучателя связан с нагрузочным фоточувствительным элементом первой триггерной ячейки непосредственно и через первый жидкокристаллический затвор предыдущей триггерной ячейки связан с нагрузочным фоточувствительным элементом последующей триггерной ячейки, о т л ичающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены прерыватель тока с управляющим входом, токовые выводы которо го подключены соответственно к шине питания и к клемме источников

„„SU„„1 32594

1032591 динен с шиной счетных импульсов, его первый и второй выходы соединены соответственно с первыми выводами

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен суммирующий счетчик, содержащий оптоэлектронные триггерные ячейки I,1$.

Недостатками данного счетчика являются низкая надежность и быстродействие, Известен также суммирующий счетчик, содержащий триггерные ячейки,. в состав которых входят лямбда-диод, фоточувствительный нагрузочный элемент, жидкокристаллический затвор(2

Недостатками известного счетчика являются ограниченные функциональные возможности, так как OH способен работать только в режиме суммирования только оптических счетных импульсов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, т.е. обеспечение работы в режиме вычитания наряду с режимом суммирования, как оптических, так и электрических счетных импульсов. .Поставленная цель достигается тем, что в,счетчик оптических импульсов содержащий первый оптический излучатель, шину счетных импульсов и триггерные ячейки, в каждой из которых первые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента, лямбда-диода и первого жидкокристаллического затвора подключены к электрическому выходу ячейки, второй вывод лямбда-диода подключен к об щей шине, а вторые выводы нагрузочного фоточувствительного элемента и первого жидкокристаллического затвора подключены к шине питания, причем оптический выход первого излучателя связан с нагрузочным фоточувствительным элементом пер. вой триггерной ячейки непосредственно и через первый жидкокристалли5

40 ф5 первого и второго оптических излучателей, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ческий звтвор предыдущей триггерной ячейки связан с нагрузочным фоточувствительным элементом последующей триггерной ячейки, дополнительно введены прерыватель тока с управляющим входом, токовые выводы которого подключены соответственно к шине питания и к клемме источника питания, двухпозиционный ключ, второй оптический излучатель, постоянный и оптический излучатели и в каждую ячейкувторой и третий жидкокристаллические затворы, сбросовый и установочный фоточувствительные элементы, причем в каждой ячейке сбросовый фоточувствительный элемент и второй жидкокристаллический затвор подключены параллельно лямбда-диоду, а установочный фоточувствительный элемент и третий жидкокристаллический затвор подключены параллельно нагрузочному фото чувствительному элементу и первому жидкокристаллическому затвору,оптический выход первого оптического излучателя является суммирующим оптическим входом счетчика и оптически связан с управляющим входом прерывателя тока, через первый жидкокристаллический затвор последней ячейки оптический выход второго on" тического излучателя, являющийся оптическим вычитающим входом счетчика, связан со сбросовым фоточувствительным элементом последней ячейки непосредственно и со сбросовыми фотоэлементами остальных ячеек через вторые жидкокристаллические затворы последующих за ними ячеек, а также с установочными фоточувствительными элементами всех ячеек через второй жидкокристаллический затвор первой ячейки, кроме того, оптический выход постоянного оптического излу- чателя связан с оптическими выходами счетчика через соответствующие третьи жидкокристаллические затворы ячеек, вход двухпозиционного ключа, соединен с шиной счетных импульсов, 3 10325 его первый и второй выходы соединены соответственно с первыми выходами первого и второго оптических излучателей, вторые выводы которых соединены с общей виной.

На фиг. l изображена Функциональная схема устройства; на фиг. 2- типичная вольт-амперная характерис тика лямбда-диода с нагрузочными прямыми, соответствующими двум сопротивлениям (темновому и освещенному ) на груз оч но го элеиент а

Счетчик содержит триггерные ячей- ки 1=11=п которые состоят из лямбf

15 да-диода 2, первого 3ш1, второго

3=2 и третьего 3=3 жидкокристаллических затворов, фоточувствительного нагрузочного элемента 4, сбросового фоточувствительного элемента 5, установочного Фоточувствительного элемента 6, прерывателя 7 тока с управляющим входом 8, клемму 9 источника питания, шину 10 счетных импульсов, двухпОзиционный ключ 11 первый Оптичес кий излучатель 12, второй оптический излучатель 13 и постоянный оптический излучатель 14, оптические выходы 15=1-, 15=n и электрические выходы 16=1-:16= и счетчика, оптические связи 17, оптические суммирующий 18 и ЗО вычитающий 19 входы, причем ячейки

1 1-:1 п состоят из параллельно соединенных первого 3=1 и третьего 3= 3 жидкокристаллических затворов, нагрузочного 4 и установочного 6 Фото- З5 чувствительных элементов, которые со единены с параллельно соединенныии лямбда-диодом 2, вторым жидкокристаллическим затвором 3=2 и сбросовым фоточувствительным элементом 5, 4О а также с электрическими выходами

16 1:16--n, постоянный излучателЬ

14 оптически связан через жидкокристаллические затворы 3=3 с оптическими выходами 15=1415=n, суммирующий оптический вход 18 связан оптически с выходом излучателя 12 подключенного к первому выходу даухпозиционного ключа 11,вход которого соединен с шиной 10 счетных импуль- 50 сов, с входом нагрузочных фотоэле-. ментов 4 непосредственно и через первые жидкокристаллические затворы

3 1 предыдущих ячеек с управляющим входом 8 прерывателя 7 тока, вычи- 55 тающий оптический вход 19 Оптически связан с выходом второго оптического излучателя 13, соединенного с

94 4 шиной 10 счетных импульсов через двухпозиционный ключ 11, со с6росовыми Фоточувствительными элементами

5 непосредственно и через вторые жидкокристаллические затворы 3=2 последующих ячеек и через второй жидкокристаллический затвор 3=2 первой ячейки 1=1 с установочными фото-: чувствительными .элементами 6 всехячеек 1=-1- . 1=n.

Устройство работает следующим образом, исходном состоянии на входе 10 импульсы отсутствуют. Отсутствуют также оптические импульсы на оптических входах 18 и 19 от внешних источников оптических импульсов. Подавая напряжение питания через прерыватель 7 тока на ячейки 1=1-.1=п, последние устанавливаются s устойчивое состояние, соответствующее точке А (фиг.2 ),,благодаря низкому наклону нагрузочной прямой А, т,е ° большому темновому сопротивлению

Фоточувствительных элементов 4 и 6.

Через лямбда-диоды 2 и фоточувствительные элементы 4 и 6 текут незначительные токи, величина которых зависит от напряжения питания Епит и темнового сопротивления фоточувствительных элементов, Напряжение U2 на лямбда-диодах 2 примерно равно нулю, вследствие чего напряжение на оптических жидкокристаллических затворах 3=1 и 3-3 всех ячеек 1=141=n равно примерно напряжению питания Епта на затворах 3=2 напряжение равно нулю, Если,величина Еп„выбрана больше порогового напряжения, то все затворы 3=1 и

3=3 будут непрозрачными для проходящего излучения (закрытыми ), а затворы 3=2 - открытыми, т.е. на оптических выходах 15=1:15=n счетчика будут оптические логические нули, излучение от постоянного оптического излучателя 14 не проходит через закрытые затворы 3=3 и имеются электрические логические нули на электрических выходах 16=1 16=п ячеек. Для того, чтобы перевести ячейку 1=1 в единичное состояние необходимо подать оптический импульс на его нагрузочный фоточувствительный элемент 4 или на установочный фоточувствительный элемент 6. При этом, ввиду уменьшения сопротивления элементов 4 или 6, ток через

10325

5 лямбда-диод 2 растет и рабочая точка по вольт-амперной характеристике двигается вверх пока модуль дифференциального отрицательного сопротивления на падающем участке станет 1

> равным значению сопротивления фоточувствительного элемента 4 или 6, который освещается, шунтирование его другими неосвещенными фоточувствительными элементами, а также сбросовым фоточувствительным элементом 5 пренебрежительно мало.

В этот. момент происходит переключение ячейки 11 и рабочая точка скачком по нагрузочной прямой О 15 перемещается из т.С в т.В (фиг.2).

После прекращения оптического импульса ячейка 1 1 будет сохранять свое состояние. В этом состоянии (т.В ), напряжение О на лямбда-диоде 2 примерно равно Ея,т, т.е. на электрическом выходе 16=1 появляется логическая единица. Ввиду перераспределения напряжений затворы 3=3 и 3=1 открываются, а затвор 3 2 закрывается, тем самым излучение от излучателя 14 проходит на оптический выход ячейки 15 1 через открывшийся затвор 3 3, Обратное переключение ячейки 1 1 из т.В в т.А может произойти лишь тогда, когда напряжение на лямбда-диоде 2 уменьшится до напряжения отсечки V тс, а это возможно, если подать оптический импульс на сбросовый фоточувствительный элемент 5, который зашунтирует лямбдадиод 2. При этом снова затворы 3=3 и 3 1 закроются, а затвор 3=2 - откроется, на электрическом 16 1 и оптическом 15 1 выходах снова появятся логические нули. Таким образом в исходном состоянии все ячейки 1 111 п в нулевом состоянии. Для обеспечения режима суммирования счетных импульсов надо подавать оптические импульсы на суммирующий оптический вход 18.

Ключ 11 должен находиться в состоянии, когда светоизлучатель 12 подключен к шине 10 счетных импульсов.

Первый оптический импульс на входе 18 50 либо от внешнего источника, либо от câåòîèçëó÷àòåëÿ 12, возбужденного первым электрическим импульсом на шине 10, воздействуя на нагрузочный фоточувствительный элемент 4 первой ячейки l 1, переключает ее в единичяое состояние, благодаря задержке переключения затвора 3 1

94 Ь первый импульс не проходит через затвор 3=1 первой ячейки 1=1 на вход фоточувствительного элемента 4,второй ячейки 1=2 и через закрытые затворы остальных ячеек 1=2-:1=п. При появлении второго счетного импульса на входе 18 переключается вторая ячейка l=2 в единичное состояние, так как второй импульс проходит через открывшийся затвор 3=1 первой ячейки на вход фотоэлемента 4 второй ячейки 1=2, Состояние счетчика отображает в нарастающем единичном коде число поступающих импульсов. При поступлении (n+1 ) счетного импульса последний проходит через открывшийся после и-го импульса затвор 3=1 ячейки l n на управляющий вход 8 прерывателя 7 тока, благодаря чему последний размыкается на некоторое время и снимает питание с ячеек, Это приводит к обнулению счетчика, т,е. он устанавливается в исходное нулевое состояние. Дальше процесс счета повторяется. Счет ный (и+2 )-ой импульс переключает в единичное состояние ячейку 1=1 и т.д.

В режиме вычитания счетчик работает следующим образом. Если счетчик находится в нулевом состоянии, то затворы 3=2 открыты, а поэтому первый счетный импульс на оптическом вычитающем входе 19, пройдя через затвор 3=2 первой ячейки 1=1 на установочные фоточувствительные элементы 6 всех ячеек, переведет все ячейки в единичное состояние, Для того, чтобы оптические импульсы, проходящие через открытые также затворы 32 остальных ячеек и воздействующие на сбросовые фоточувствительные элементы 5 не мешали переключению в единичное состояние, сопротивление установочных фоточувствительных элементов 6 в освещенном режиме выбирается на порядок меньше светового сопротивления сброcoBIIx фоточувствительных элементов 5, После первого вычитающего импульса все ячейки 1 1. 1 и устанавливаются в единичное состояние, а затворы 3 2 закрываются. Поэтому второй импульс нв вкоде 1,5, воздвйствуя лишь на фоточувствительный элемент 5 ячейки

1п, сбросит ее в нулевое состояние и откроет затвор 3 2 ячейки 4п. Сле дующий импульс сбросит в нулевое coc"" тояние ячейку 1 (и-() через открывший ся вторым импульсом затвор 3=2 ячейки 1 и. Таким образом, после поступления каждого счетного импульса на входе 19 состояние счетчика уменьшается на единицу.

Если число ячеек выбрать равным девяти, то счетчик фактически будет являться одним десятичным разрядом.

На базе таких счетчиков легко реализовать счетчики с любым основанием счета и работающих в режиме суммирования и вычитания, что позволяет строить различные арифметические устройства.

Функциональные возможности устройства расширены благодаря наличию режима вычитания наряду с суммированием, наличию не .только импульсных, но и потенциальных оптических выходов. Счетчик может считать как on03259" 8 тинеские так и электрические импульсы. Регулируя силу излучения постоянного светоизлучателя можно менять яркость на оптических выходах. Кроме того, преимуществами счетчиков на ! таких ячейках с лямбда-диодами являются низкая потребляемая мощность, помехозащищенность, конструктивная простота, технологич10 ность изготовления, возможность реализации в интегральном исполнении.

Быстродействие счетчика ограничивается быстродействием оптических затворов на жидком кристалле.

15 В качестве затворов можно использовать и более быстродействующие (десятые доли микросекунды и меньше ) сегнетокерамические модуляторы света, что позволит достичь большого быст20 родействия счетчиков.,1032594

Е,щ,„

4м ют йт

Состаеитель Г. Певков

Редактор Н.6тащищина Техрвд A.áàáèíåö; Корректор Л, рркщан

М, ЮФ 4Ю Ю

Заказ 5423/60 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иоскеа, Ж-35, Рауаскал наб., д. 4/5

° Ф ° а ю е ю е ю ю е ю Е ю ев ю ю ю w

Филиал llW "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4