Оптоэлектронный шкальный индикатор

 

Изобретение относится к электро измерительной технике. Цель изобретения - повьшение надежности устройВх ства. Шкальный индикатор содержит амплитудно-временной преобразователь 1, блок 2 запуска, генератор 3 импульсов , формирователь 4 тактовых импульсов и индикационные ячейки 5.1-5.П, каждая из которых состоит из индикационного светодиода 6, светодиода 7 связи и фототиристора 8. Введение дополнительных оптических связей между ячейками 5.1-5.П и организация четырехтактного режима работы устройстпа обеспечивают его работоспособность без потери функций при вьпсоде из , строя одной и более индикационных ячеек, если в их числе нет хотя бы двух соседних ячеек, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СOtO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) 0 )) А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4236633/24-21 (22) 19.03.87 (46) 23,10,88, Бюл. Р 39 (72) В.П.Кожемяко, А.Т.Теренчук, Л.И.Тимченко, П.Д.Кузнецов и Ю.П.Бурштейн (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1275299, кл . С 01 R 13/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1242837, кл. С 01 R 19/00, 1984, (54) ОПТОЗЛЕКТРОННЬЙ 1ЦКАЛЬНЫЙ ИНДИКАТ0Р (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Пель изобретения — повьппение надежности устрой(5П 4 G 0) R 19/00, 13/00, ства. Шкальный индикатор содержит амплитудно-временной преобразователь 1, блок 2 запуска, генератор 3 импульсов, формирователь 4 тактовых импульсов и индикационные ячейки 5.1-5.п каждая из которых состоит из индикационного светодиода 6, светодиода 7 связи и фототиристора 8. Введение дополнительных оптических связей между ячейками 5.1-5.п и органиэация четырехтактного режима работы устройства обеспечивают его работоспособность без потери функций при выходе иэ, строя одной и более индикационных ячеек, если в их числе нет хотя бы двух соседних ячеек. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

;432 {1?

Изабрс тс ние )T«îcèòcs к алек"- О-H MЕ р И T >=Л r> Hа,. т Е Х НГИ)) Е, Цель изобретения — пэвыше;-т,)е:-{аДЕЖНОСТИ ИНДИКЯ-..ОРЯ 22 CSPPò РО; тг Ч ния его раб атос))особног ти б:=.з-, пг: гс--Оп функций при выхopå -)з ст:оя одно-) и более индикационных ячеек )-.Сли в их числе нет хотя бы дву:;. ocоц«iwx яче-.ек.

На с1)иг, ) 1-:ред., т ав ",е;-,„, б,)>ак — с";>ь);l

ОПтаЭЛЕКТРОННОГО ШК l:=:;-О О И.тДИКа ГОпоясняюг>)ие работу инд,ик а Ор!»., Индикатор содержит -2»м)-.—: " >pi) --з т менной предобра .îâàòåëü: i Á!3) 9:блслс

2 запуска, генератор 3 и) я. !«con> 9

@OPM){POBaT eel I» т» ТЯКТОВЬ Х 11" il»»» .lib i )F3 индикационные ячейки э, 1- o I» )са)<г»2..-= из Kotopbtx copep_#_»HT c03 л 2 сНо г!0< л с

ДОВЯТСЛЬНО СОЕД{ИНЕННЬ)Е::..НДИКЯ uoi{)Ь:-"; светодиод 69 светодиод 7 связи;, фо-тотирисTop 8, Блек л заii, .:. Oo",.-.-О«-из последовательно:оедхlie«l-Ь)х рЕ -.H-тора 9 и светодиода 10, Каом. то» с> Н!-;öè„e2 гс и стг, р -тт.), такозадаю ций реsHO Ор 1 Вход пеобаяз Овят еля 1 являе тся Bходам и«дика" торя 2. выхог; соединен с te«тодом сВе» тодиода 10 и с ус тановс:,ным входом формирователя 4, Выход генератора 3 (ОЕДИНР т C 1 2 К! ОВЫЬ) BXO Эт »,) т) -)т>МИ> >ОР теля 49 первый) в-ороси, трет. и и

ВЕрТЫЙ ЗЫХОДгш КОТОроГС "С, ЕДИПЕ«т»! катодами фототир=. OTopoil 8 1» ч

ВеТСТВеННО. АНОДЫ СВЕ "OP ->OPOS O I!СЕХ >)с) ячеек и свободный вывод резистора 2 через peзистоо 1 \ подключеьгы к источнику питания +Е, Оптйче:..:.:.:Ие выходы

СВЕТОДИО)»ОВ Б: >. "5,П OOOß2 ")>то а -C -ieT ную шкя.г:у инд;: катара,. D-т-чт."эс сий в",ход свегодиа>ця 10 апти-:. -к.; свяэ !Н

С ОПТИЧЕ> КИМИ ВХОДЯ{с)1 »))Э) С;, >!ОИСтО >С>

8. 1 и 8,? . Оптический в.>)хcp ка;,Сдс)гс

1 т

k-ГО СВЕТОДИОДЯ» 6„.:"P,e "..= т., Э, и-1 ап 1)iwecки связа -i с апти-»еск. .. )и.

„ т) входами {,e+1)-го и ()с- -?)"-.о фото! .— ристоров 8, Формирователь 4 такт >"-.=:,: -;b)>n-;;л.=,сов соде)х{с)т три с-Ieòíhlx триггет =l.

14 и четыре элемента и- не 1 >

/, К т я к т 0 в 0 1сгу входу ф 0 р ми,9 0 в я т ел я подключен счетный вход второго тг> :, " гера 13. Пря) ай и 1) -iseрc«ûé вых»л!ы которого coepè«åiibl со с. - )етными вхс)дами coo TBeT! <.Твен«о первого 12 и

-ретьего !4 р«ггеров, Прямые выходы

:.р)»ггерo)3 !2 и 14 соединены с вторы:м входами перво с !5 и второго 16 — пеме«тов -!IE> 2 инверсные выходы с вторыми вхсдами третьго 17 и четвертого 18 элемснтоэ И-!1;- .. Первые входы элементсв И-НЕ I5 — 18 и инат рсныс вход..> установки пуля R тригг е» î,= 12 - 1 г одключ< нь) к установоч:-.;эму тэходу );;рмироватсля 4. Выходы

-.3{еьleHTOB И I-.)c 15 — 18 являются первым, втор{рм9 третьи" .-. четвертым вы:»одами фармиэор)ать я 4 соответствен-" т !

)1{дикатс>р; Яботает слс дующим обРазсм .

1)«ВП 1 1!ре»)браэу-ет входную величи«у >), (наприм=p 9 нагряжение) B длиT) Л 1>НО! T)» Г)P,MCУI ОПЬНЫХ HÌÏ ) ЛЬ СОВ Н2

Гряжения лОГической v. фОрми )!> eT -I- 1 ВЫХОДЕ ПО )Р IOBHTP тЬНОСть ИМПУЛЬ

СОВ (фИГ, 2 О), П »ИОД Т ., I) г: постоянен> 2 Глительн-, ть L каждого импул ь с а 1)рапарционал е 1{2 э :12 чс нию

i>XO«I-IOI-.- ВЕЛИЧИН)1 ») где К вЂ” коэффиц) ент- преобразования

АВП.

В>О вр емя паузы i, между BhixopHbIMH

ИЬ)П;ГГ»ЬСяМ)» ЛВ)тт 1 (ДО МОМЕ) та Г ) На с> выхапе ЛтВ1. .Гаисутствует нулег{ое напряже«не 9 которое поступает на устар{с воч»гый . )ход формирователя 4 и на катод свегогг)ода 10. При этом cspто10 . эстоянии. Tol через светодиод 10 за„»ается реэис;эрами 9 и 11. Излучение ! Не годиад;{ 1 (1 гlа с! у па&-. - Я фО ТОтири стар 8, 1 первой ячей си ), 1 и 1{2 фототиристор 8,2 второй ячейки 5,2 и подгс тавливает их к открыва«ию. Нулевое н.- )эяженис с . ВП поступает на входы

1с» твиг-.еров 2 — !"",, 9,. =Та«авливая их ,:а время паузы в нуг евое состояние, а Tакже «а г»ервые вход>I э IPMeHTos

:!--!!! 1.5 — 1 8, в сл ел стэне чс го на выхо,-)2-:: этих элс".. >Нтов присутствуеT наh-B;{ ание лог" -»ескои !" (ф)»г. 22 -:))) 9

;<с горое посту))ает на катодь: фо.отири с îpoâ 8 и 3)оп)тес){сиза ет F ce ячейки зяб:токигс«янном co c l оя«ии .

В момент i>эемени г «а вь)ход е ЛВП

ПО ЧБ i{)3 ЕТСЯ «ЯПОНО)ЕНИЕ Лот" Ич>» СКай

Пр»-. этом прои .Ходит и-.:. Pxop, свет с Д{ О Д а I 0 В ") е в с ":, б . ж л „- «» c О с т 0 я в . с (o>l 120«e -) и «29{I! Hэс= -.Ся:Iереклю1 I

-с Ет:Иe -;;.; Pepos . ; -- - .>I. Дсй! т >i{eM!

432412

Затем QFIHcBHFIblH процесс последовательного тактированного включения индикационных ячеек продолжается, причем в каждом такте срабатывает одна ячейка, а в возбужденном состоянии находятся две соседние ячейки. 8 k-u такте возбуждается ячейка 5.k, ee излучение воздействует на фототирис55 импульсов генсратора 3. Выходные импульсы генератора 3 показаны на фиг,25, импульсы на прямом и инверс— ном выходах триггера 13 — на фиг.2,g, 5 импульсы на прямых выходах триггеров

12 и 14 — на фиг.2о, е, а на их инверсных выходах — на фиг.2ж,g. На выходах триггеров 2 и 14 формируются четырехфазные последовательности пря- IO моугольных импульсов, которые поступают на вторые входы элементов И-HE

15 — 18, Поскольку на первых входах этих элементов присутствует напряжение логической "1", то на выходах элементов И-HE 15 — 18, т,е. выходах формирователя 4, формируются четырехфазные послецовательности прямоугольных тактовых импульсов, (фиг,2н-м), сдвинутые по фазе относительно друг друга на один такт Тт. Причем в момент t> на первом выходе формирователя 4 формируется пауза между импульсами длительностью в два такта

2Т, При появлении нулевого напряжения в первом такте (момент t,) на катоде фототиристора 8.1 он открывается, ячейка 5.1 срабатыв" åò: :через нее протекает ток, светодиоды

6.1 и 7.1 возбуждаются. Излучение светодиода 7.1 воздействует на фототиристоры 8.2 и 8 ° 3 второй и третьей ячеек. Ячейка 5.2 в первом такте остается невозбужденной, так как ее фототиристор 8.2 заперт. Во втором такте открывается фототиристор 8,2, ячейка 5,2 срабатывает: ее светодиоды 6.2 и 7,2 возбуждаются, Во втором такте в возбужденном состоянии находятся две ячейки 5.1 и 5.2. В 4О третьем такте ячейка 5.1 выключается (фототиристор 8,1 закрывается и светодиоды 6,1 и 7,1 гаснут), ячейка

5.2 остается в возбужденном состоянии, а ячейка 5.3 включается, так 45 как на катод ее фототиристора 8.3 приходит нулевое напряжение, он освещен излучением светодиода 7,2 и подготовлен к открыванию излучением светодиода 7,1 в предыдущем такте, торы 8, (k+1 ) и 8. (k+2) двух следующих за ней ячеек, ячейка 5. (k-1) остается возбужденной и воздействует на ячейки 5.k и 5.(k+I), а ячейка 5.(k-2) выключается, Число и „ ячеек, возбуждающихся за время „ действия импульса на выходе

АВП 1, равно п„= — 1 > где (j означает взятие целой части

1ц числа—

Тт

Чйсло и возбудившихся ячеек прох порционально значению входной величины А„, Таким образом, по шкале, образованной выходами индикационных светодиодов 6, перемещается световое пятно, причем расстояние, на которое оно перемещается за время действия выходного импульса АВП 1, пропорционально значению А „. При достаточно малом периоде следования Т тактовых импульсов траектория светового пятна воспринимается в виде непрерывной световой полоски (реализуется принцип цинамической индикации).

По окончании импульса с выхода АВП

1 нулевое напряжение паузы устанавливает триггеры 12-14 в нулевое состояние (по входам R), а выходы формирователя 4 в состояние логической "1".

Вследствие этого все ячейки 5 выключаются, и индикатор подготавливается к следующему циклу отображения, Наличие дублирующих оптических связей обеспечивает устойчивость ин" дикатора к выходу из строя некоторого числа ячеек, хотя бы две из которых не являются соседними.

Допустим, что ячейка 5.k вьппла из строя. Тогда в k-м такте не происходит ее возбуждения, и ее светодиод

7.k не светит на фототиристор 8.(k+1).

Однако в (k-1)-м такте была возбуждена ячейка 5,(k-!) и свет с нее пбступал на фототиристоры 8,k и 8.(k+1).

Ячейка 5.(k-1) остается возбужденной в k-м такте, так что ее излучение воздействует на фототиристор 8.(k+I) в этом такте и подготавливает его к открыванию, В (k+I) ì такте нулевое напряжение поступает на катод фототиристора 8.(k+1), подготовленного к открыванию в предыдущем такте, этот фототиристор открывается и происходит возбуждение ячейки 5,(k+!). Далее протекает описанное распространекие возбуждения. Таким с>браeo! I Ä несмотря на вь1хо1 из строя k" ячейки процесс рВс liрОстранеь ия ВОзб ;,кц< НИЯ Па ЯЧЕИКЯМ «Ie НЯО«/IIiBC ТСЯ - И ИН g.. i"" катар сохраняeò работоспс обность и все свои характеристики „

В ИНДИКЯТОРЕ и «ЕйКЯ --ГЯХОДги1 СЯ H возбужденном состоянии. я е-ГЯГГие «:,,BóK тактов„тс е, ее время сяе Ге vie уве- 1/11

ЛИЧИВЯЕТСЯ ВДВОЕ с .-:та ГГО Я, Пца т ИН-. тегральну1«3 RprcGc . L СВРче!!Ия IIKялы при

«}Зиксираяянном токе я «Рек -Гли Г1 Ознол㫠—.

ЕТ JIG TI 3«ЧИ 1 Ь ЗЯД ЯЬ111У10 Pi PKC "Ь СН e - le ""

НИB«П01«М«ЗНЬШЕМ Cire «!i(PР ««,оЕНЬШа-. ние тока ячеек (даже при уяличенк. . времени свече1гия) обеспе«чивает сьп-:; —. жение потребляемой мо цкости (уменьшеНИЕ тОКа B ДНЯ. РаЗЯ ПРГ.- УЗЕ.гП-ГЧЕНИИ длительности сяе"-Гения HLTBое,",:аеT сни= 2j} потребляема«и мощнос i -. 11 2 р за тЯк как пат}3ебленкс:-)НРрг "IB ..Bc,!3}32 тично зависит ат така и л-:.-:айна От

BpeweIm),. у««1ень!пен«ле така ячсе:< также дает паныппение надежно.l Tri, -ак / сГ как при этом уменьшаются >ассе-- ванне мощности и нагрея =ae«IK!и. а также электрическая нагрузка:-.,а ieе, ECJiH КЯ«сс}ЯЯ" с1 Яб «3 Я «- Ейн а Чb ггй«K B го ра выходит из строя, .тÎ на и

ОптическОГО ВыхОдЯ . ".Я31Г, .70Й 1r "Й ячейки с оптическлм выходом предыду«цей (k-1)-й ячейки, т,е, соец;. н."кием oiптическаго выхода;яетодио/"i (6 с }Г.) с апт11чески««1 выхссдом СBP i" од« fopB 6 (}r - i )

При этОм свет со с}зетадиаца 6 с lr n Ос

Т УП ЯЕ Т НР ТОЛЬКО rB ЯЬ",ХОД 11--Гс Я q Ей К«

НО H НЯ НЬГХОД (1« -1 1"-й ВЧЕ1«1/1:с, случае яыхаца из строя (}".-1 }-й ячег1" ки тем-.ое пятно в соотяе1с н-./юлей е".

ПОЗИЦИИ НЕ ВОЗНИКНЕТ« ТЯК:11 061;ЯЗОМ„ выход из строя какой-,«пиб30 1--ейк; нарушает распространен} я 110«..-:h,— i«JIelrlrri

Па ЯЧЕйКЯМ И КЕ ВЛИЯЕТ Ка 0 -05;.сапКЕ- 1

НИЕ НХОДКай ЯР«ти ЧИНЬ1 Ка ШК «;;е

В индикаторе дублирует..я пе "o..:-,1«.0

}Г}роцесс передачи возбуждения 1111сду

4 йейками, но и залу к„ОН может осу=.

"«естнляться как с г«ервой я-Гейк11 5. « . так и с второй ячейки 5.2 (з««снеr. оптической связи сетоц1}ада 16 с фата. тиристорами Зс.} 11 Яс2 Этих я-«еек), Ячейки 5, 1 и 5 с? подготавливаются к

«позб«Ускдени«1о зо ЯРемв паУзы блоком 2, причем ячейка "., 1 B ггеряом -,àêòå цлкла отобра3кения а BTG9 рая = во второ}":с /}ля того,. что<бы обеСГIP«IÈBBËCB ЗЯПУС". С BTO}301! ЯЧЕЙКИ « необходимо выполнить условия: за время первОга так l B Вторяя ячейка не должня уст«еяять яыити из coo òîã ния

Г О Тая}«О С Гт«1 К яо 3 б «ждЕКГГс1 „с, р, Т -1.: „р где f-.e„, „,, — время зыклю-Iе- «»:" 2 ния второ" ячейки (время Boccтаноя.ГГс:Ь-я ФОТОТИ HCTopB 8;2) . ЭТО уСЛО:ПГ-сЕ НЯК«1ЯЦЫЯЯЕ 1: СГРаНИЧЕНИЯ На ДЛИтелlснОсть TBкт 1 с !}OBToiry лучшР осу щсс «влять запусK rio первой, чейке.

1«озбуждение первой ячейки в пером такте происходит за счет того, Гто яо время паузы излучение светал оца 10 подго-:аяливает cboTOTI«pIICTop

« ,,1 к открыяаГ".-113, я момент поступления на его кате««т нулевого напряжения

—:òîò фотстиристор еще находится в сос or .п1и готовности к срабатывании

/,, :,т Р НЕ . !10ИСХ«3«Д«lт BOCC B IOBЛЕГЯ1Я состояния noTOTГристоря). у л::.- з о б р е т е н и я

1 . Оп «Оз/1ект!.:Онный 111ка.г«ьньГЙ;.1нциКЯ-.ОР, СОЦЕРжаПИй аМПГ«нтУДНО-ВРЕМЕНкой преобразователь,, вход которого

Bяляется входом устройства, формироза}ель тактовых игптульсон„ тактовый яхад которого псдк111очен к выходу ге1.е}Затора импуль;ая „B vc". BIIGBo÷íbié г..ход — к выходу Я1 гплитудно-временного -. оеобразователя, блок запуска, со с тго я1ций из последовательно с о едив нен:-ппх резистора и светодиода, катод ко"орого соединен с яыхадом амплитуд;:.; —.!.pe: IåBíoãо преобразователя и инГ. .Кяпионных ячеек, каждая из ко.орых г.ас-ои из соглаcilо и последовательно соединенных индикационного светодиода связи и r}300тотиристара, оптлческиe ны}-оцы индикационньгх светодиодов

ni! ЕК ООРаЗУЮТ GТСЧЕТ11Л/3 ПгкаЛУ, ана;ГЬ.;- «Гп«ИКЯЦ«иоlr«rbIK Сяятасп}ОДан ВСЕХ яч еeк ОбГЬ един сны „катОДЫ фо та тири с тО роя «-х ячеек,, где .-г=},5,9«. с, поцк Гю"- ены к перна«1i/ выходу формир Она

« . .11я такт Оных ИМ1«уль соя > кят оды фото торов х ячеек, «де 1 .,6 10

: с«11К«1юче:-п1 к второму выходу форм«ро1я: актовых R /11«льсая, оптический ,-. - ;RF "он«Года блока запускя o!1 TH1432412 чески связан с фототиристором первой ячейки, а светодиод связи каждой (k) é ячейки, rpe k=1,2, ° ...n-1, оптически связан с фототиристором следу5 ющей (k+1)-й ячейки, и токозадающий резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, оптический выход светодиода блока запуска оптически связан с фототи- 10 ристором второй ячейки, оптический выход светодиода связи каждой 1 -й ячейки оптически связан с фототиристором соответствующей (k+2) é ячейки катоды фототиристоров остальных нечетных и остальных четных ячеек подключены соответственно к третьему и четвертому выходам формирователя тактовых импульсов, аноды индикационных светодиодов всех ячеек подключе- 20 ны к свободному выводу резистора блока запуска и через токозадающий резистор к источнику питания.

2. Индикатор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что формирователь 25 тактовых импульсов содержит три счетных триггера и четыре элемента И-НЕ, причем счетный вход второго счетного триггера подключен к тактовому входу формирователя тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы — к счетным входам соответственно первого и третьего счетных триггеров, прямые выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго элемент в

И-НЕ, а инверсные выходы — с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, первые входы всех элементов И-НЕ подключены к входам установки нуля всех триггеров и установочному входу формирователя тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с выходами первого, второго, третьего и четвертого элемента И-НЕ соответственно °

3. Индикатор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что оптические выходы индикационных светодиодов каждой k-й и (1 +1)-й ячеек оптически связаны между собой.

i 43241 2 л

Т

3Д Я,.ЙЯ.!МДЯ. 3 6 63ДД Д 6 Д ц ДД Я 3Я Т

lg!!311 l!! 1 Г Г II Х 1 П П .П С1 г "(1 ) 1 1

О

Д/j я

Cn = - àâ;: тель рыб на

Редактор О. Головая Те хред а. 1срав:,rK Еорректор О.Еравнова

Заказ 5419/Зб

TI- с3Я7с, У 2

11оддн снс е

В11И1ПИ i о,удл рс твенно; о комитета СССР по делам изооретений н Г ткрытин

113035, Москва, Ж-35, Гаy;:.r;кав нас:.. д.

Производс TBpHHë — Tl(>ëòãðàéè÷åñ:êt а,;ð,!ñ.:òïпи."-сис, г. Ужгcp..; „-,;,, 1;р. ектна:,