Фотоэлектрическое считывающее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при считывании графической и символьной информации, а также для считывания информации с перфоносителя. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит блок 1 источников света, фотоприемники 2, усилители-ограничители 3, содержащие преобразователь 4 аналогового сигнала в импульсг ный и компаратор 5, интегратор 6, ключи 7 и 10, л;елитель 8 напряжения, источник 9 опорного напряжения, вентильный элемент 11, элемент 12 согласования , термостабилизирующий элемент 13, резисторные токозадающие элементы 14.И 15, оптоэлектронньй токозадающий элемент 16, дифференциальный усилитель 17, линейный усилитель (мощности ) 18, нагрузочный элемент 19, источник 20 смещения. 1 ил. с (g (Л оо 00 О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 С 06 К 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4119091/24-24 (22) 15. 09. 86 (46) 15. 12. 88. Бюл. К 46 (72) В.И,Думицкий (53) 681. 327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1084832, кл. G 06 К 7/14, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1304044, кл. G 06 К 7/ 14, 1985. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СЧИТЫВАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при считывании графической и символьной информации, а также для считывания информации с

„„SU„„3444835 А 1 перфоносителя, Цель изобретения — повыпение надежности устройства. Устройство содержит блок 1 источников света, фотоприемники 2, усилители-ограничители 3, содержащие преобразователь 4 аналогового сигнала в импульсный и компаратор 5, интегратор 6, ключи 7 и 10, делитель 8 напряжения, источник 9 опорного напряжения, вентильный элемент 11, элемент 12 согласования, термостабилизирующий элемент

13, резисторные токозадающие элементы 14 и 15,оптоэлектронный токозадающий элемент 16, дифференциальный усилитель 17, линейный усилитель (мощности) 18, нагрузочный элемент !9, ис- . g точник 20 смещения. 1 ил.

1444835

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при считывании графической и символьной информации, а также для считывания информации с перфоносителя.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 источников света, фотоприемники 2, усили- .

15 тели-ограничители 3, содержащие преобразователь 4 аналогового сигнала в импульсный и компаратор 5, вход которого соединен с выходом преобразователя 4 а выход является выходом усиЭ

20 лителя — ограничителя 3. Информационные входы усилителей-ограничителей 3 соединены с выходами фотоприемников 2, оптически связанных с блоком 1, интегратор 6 и первый ключ 7, выходы которых объединены и подключены к управляющим входам усилителей-ограничителей 3, делитель 8 напряжения выходом соединен с входом интегратора 6, последовательно соединенные источник

9 опорного напряжения, второй ключ 10, "вентильный элемент 11, элемент 12 согласования, термостабилизируюший элемент 13, выход которого соединен с входом блока 1 источников света, резисторные токозадающие элементы 14 и

15 входами соединены с выходом источника 9 опорного напряжения, выход резисторного токозадающего элемента 14 соединен с выходом элемента 12 согласования, а выход резисторного то40 козадающего элемента 15 соединен с выходом ключа 10, последовательно соединенные оптоэлектронный токозадающий элемент 16, дифференциальный

I 45 усилитель 17, линейный усилитель (мощности) 18, нагрузочный элемент 19, который соединен с управляющим входом усилителя-ограничителя 3 и с выходом линейного усилителя 18, инверти50 рующий вход операционного усилителя

17 соединен с выходом оптоэлектронного токозадающего элемента 16, а неинвертирующий вход — с выходом источни./ ка 20 смещения. Вход источника 20 смещения подключен к выходу ключа 10 °

Управляющий вход устройства обозначен позицией 21, а выход устройства — позицией 2é.

Блок 1 источников света выполнен, например, на диодах типа АЛ 107, которые соединены последовательно. Усилитель"ограничитель 3 двухкаскадный, содержит преобразователь 4, который имеет три входа: информационный вход соединен с выходом фотоприемников 2, первый управляющий вход соединен с выходом интегратора 6, через второй управляющий вход осуществляется отрицательная обратная связь по управлению преобразователем 4. В качестве узла 5 может быть применен двухуровневый компаратор. Элемент 7 — ключ с открытым коллекторным выходом. Элемент 10 — аналоговый ключ, этот ключ имеет два входа: первый — аналоговый вход соединен с выходом источника 9, а второй — управляющий вход для импульсных сигналов управления. Ключ

7 имеет только один вход управления и один выход, термостабилизирующий элемент 13 выполняется на позисторах или диодах (или других элементах, имеющих отрицательную ТКС, которые при собственной деградации увеличивают свое сопротивление). Дифференциальный усилитель выполнен на микросхеме или на транзисторах. Линейный усилитель 18 выполнен на транзисторах или одном транзисторе, в котором база соединена с выходом усилителя 18, коллектор (второй вход управления) - с выходом ключа 10, а эмиттер соединен с нагрузочным элементом 19. Элемент 19 низкоомный, поэтому усилитель 18 является усилителем тока, . Оптоэлектронный токозадающий элемент 16 является датчиком уровня напряжения, эквивалентного уровню деградации излучателей в блоке

i выполняется на оптроне, аналогичном оптопаре 1 и узла 2, или выполняется на одном излучателе (аналогичном блоку i), деградация которого фиксируется усилительным элементом по изменению характеристики оптоэлектронного элемента 16. Источник 20 смещения выполнен на переменном и постоянных резисторах, которые образуют делитель напряжения, вход которого подключается к стабильному источнику нап" ряжения Е „ или подключается к выходу ключа 10, а выход делителя напряжения соединяется с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 1?. Такозадающие элементы идентичны, но рассчи-: тываются ыа различные токи смещения

1444 излучателей в блоке 1 и в элементе 16, выполняются, например, на подстроечном резисторе и диодах, включенных последовательно. Для устранения влиS яний токозадающих элементов друг на друга применяется для развязки вентильный элемент 11, который может выполняться на диодах и транзисторах.

Элемент 12 согласования выполнен на диодах и подстроечном резисторе, вклюI ченном параллельно диодам. Элемент 12 является двунаправленным элементом, Устройство работает следующим образом. 15

В исходном состоянии управляющее напряжение на управляющем входе 21 равно нулю, внешние условия нормальные. На выходе ключа 7 низкий уровень, а аналоговый ключ 10 находится a pa- 20 зомкнутом состоянии, Через элементы

14 и 15 протекают токи смещения р -ипереходов излучателей в блоке 1 и в элементе 16 соответственно. На выходе линейного усилителя 18 амплитуда 25 управляющего сигнала минимальная. Управляющего напряжения на выходе интегратора нет. На выходе компаратора 5 высокий уровень. Часть тока смсщения с выхода токозадающего элемента 14 ЭО поступает через элемент 12 согласования, делитель 8 напряжения, интегратор 6 и через выход ключа 7 на общую шину питания, меньшая часть тока смещения поступает через элемент 13 в цепь блока 1 источников света. Излучатели блока 1 находятся практичес ки в прямосмещенном состоянии, возбуждения .излучения электролюминофоров исчезающе мало. Через токозадающий „ 40 элемент 15 также проходит ток смещения I который также раздваивается.

Большая часть тока через второй (токовый) вход усилителя 18 поступает на нагрузочный элемент 19 и на общую 45 шину питания. Меньшая часть смещения

И

I,„ïoñòóïàåò на излучатель оптоэлектронного токозадающего элемента,16, р — и-переход излучателя в элементе

i„ 6 смещается в прямом направлении, и 50

II

I .ц слабо возбуждает люминофор оптрона на уровне микротоков.

При появлении на входе 21 устройства высокого уровня происходит включение ключа 10 и выключение ключа 7, опорное напряжение с выхода узла 9 через ключ 10 поступает на входы элемента 16 и узлов 20 и 18, а через элемент 11 — на делитель 8 напряже835 4 ния, далее через элемент 12 согласования, термостабилизирующий элемент 13 на вход блока 1 источников света.. Так как прямое сопротивление элементов

10-12 мало в сравнении с сопротивлением токоэадающего элемента l4 (15), то ток накачки излучателей блока на 1-2 порядка превосходит ток смещения Х (элементов 14 и 15). Одновременно происходит появление высоких уровней управляющих равных напряжений на выходах элементов 16 и 20, в результате на выходе дифференциального усилителя 17 поддерживается низкий уровень управляющего напряжения, который не в состоянии открыть линейный усилитель 18, через него также продолжает протекать минимальный ток утечки, который не вызывает появления управляющего напряжения в элементе 19, достаточного для управления усилителем-ограничителем 3. Далее по мере разгорания люминофоров излучателей блока 1 происходит формирова- .. ние фототоков в фотоприемниках 2, принимающих фотопотоки излучателей.

Как только токи в фотоприемниках 2 достигают своего максимального значения, на выходе интегратора 6 начинает появляться плавно нарастающее управляющее напряжение, которое поступает на управляющие входы усилителей-ограничителей 3. Происходит опрос состояний формирователей 4 и на их выходах появляются соответствующие уровни напряжений. При отсутствии элементов изображения на поверхности носителя информации фотоприемники 1 воспринимают максимальные фотопотоки отраженного света, поэтому на выходах блока 4 высокие уровни сигнала.

Присходит срабатывание .компаратора 5, и на выходах 22 устройства появляются низкие уровни сигнала. При наличии элементов изображения на носителе информации на выходе 22 высокие уровни сигнала ° При появлении низкого уровня управляющего напряжения на входе 21 устройство приходит в исходное состояние, при котором излучатели элементов 1 и 16 остаются в прямосмещенном состоянии (излучатели работают в этом случае на микротоках).

Разогреться р — n-переход излучателей до высоких температур за время действия тока накачки не может, его температура практически равна температуре внешней среды (или на несколь1444835,ко градусов превышает-температуру внешней среды). В этом режиме излучатели блока отдают максимальную мощность излучения при сравнительно небольших токах накачки. Компенсацию переизлучений по фронтам осуществляет

1 интегратор 6.

В начальный период работы излучателей блока 1 в течение нескольких 10 десятков (сотен) часов работы происходит интенсивное деградирование люминофоров излучателей, что приводит к резкому снижению мощности излучения излучателей как в блоке 1, так и в 15 элементе 16. На управляющих входах дифференциального усилителя 17 разбаланс напряжений, на его выходе появляется соответствующая величина разностного напряжения несколько более 20 высокого уровня, усилитель 18 соответственно начинает плавно открываться, и на его выходе начинает появляться усиленный плавно нарастающий во времени ток, который вызывает нз наг- >Б рузочном элементе 19 появление соответствующего роста напряжения управления U q . Происходит увеличение порогов отсечки по входам преобразователя 4, что приводит к сохранению со- 30 отношения сигнал/помеха на информаци" онных входах преобразователя 4, а это .в свою очередь приводит к сохранению надежности работы устройства считыва" ния, к устранению паразитной модуляции. Для .существенного уменьшения скорости деградации и более раннего введения излучателей в режим насыщения деградации (когда мощность излучения излучателей держится стабильно 40 или деградирует с малой скоростью в течение длительного времени) в паузах при помощи элементов 14, 15, 11, 12, 13, 8, 6 и 7 происходит восстановление излучателей почти в исходное состояние. Для этого необходи- мо, чтобы средний ток излучателей при накачке был равен или меньше среднего тока восстановления излучателей в паузах, протекающего через токо-. SO задающие элементы 14 и 15. Действие слабых электрических полей, возникающих в паузах в р — и-переходах излучателей, приводит к стабилизации дефектов решетки пОлупровОдника чтО дает возможность увеличить стабильность работы излучателей и увеличивает их наработку в сравнении с прототипом на 2-3 порядка, формула и з о б р е т е н и я фотоэлектрическое считывающее устройство, содержащее оптически связанные блок источников света и фотоприемники, выходы которых соединены с информационными входами усилителейограничителей, выходы которых являются выходом устройства, а первые управляющие входы подключены к выходу интегратора, делитель напряжения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к аналоговому входу первого ключа, термостабилизирующий элемент, выход которого соединен с управляющим входом блока источников света, второй ключ и первый резисторный токозадающий элемент, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход — к входу термостабилизирующего элемента, управляющие входы первого и второго ключей являются управляющим входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены оптоэлектронный токозадающий элемент, дифференциальный усилитель, линейный усилитель, нагрузочный элемент, второй резисторный токозадающий элемент, вентильный элемент и источник смещения, выход которого подключен к прямому входу дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен с выходом оптоэлектронного токозадающего элемента, выход источника опорного напряжения подключен к входу второго резисторного токозадающего элемента, выход которого, соединенный с выходом первого ключа, подключен к управляющим входам вентильного элемента,, оптоэлектронного токозадающего элемента, источника смещения и линейного усилителя, выход которого соединен с вторым управляющим входом усилителяограничителя, причем выход вентиля подключен к первому входу элемента согласования и входу делителя напряжения, выход которого соединен с входом интегратора, второй вход элемента согласования подключен к выходу первого токозадающего резиаторного элемента, а выход дифференциального усилителя соединен с информационным входом линейного усилителя, выход которого подключен.к первому выводу нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с ши" ной нулевого потенциала устройства.