Фотореле

 

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике, в частности к датчикам параметров перемещения рабочих органов в механизмах. Цель - расширение функциональных возможностей фотореле за счет определения местоположения объекта перекрытия в световом потоке. Цель достигается введением в фотореле формирователей 30 и 31 импульсов, усилителя 26, аналогового запоминающего устройства 28, аналого-цифрового преобразователя 27, N-разрядного регистра 29 и дополнительного резистора 25. При этом объект перекрытия выполнен в виде светопроницаемого диска 33 с N-зонами, каждая из которых содержит три светопроницаемых сектора. Фотореле включает также фотодиод 1, резисторы 3, 7 и 11, биполярный транзистор 5 с коллекторной нагрузкой 6, стабилитроны 8 и 12, биполярный транзистор 9 с коллекторной нагрузкой, конденсатор 13, инверторы 14-16, логические элементы И 17-19, логический элемент ИЛИ-НЕ 20 и RS-триггеры 21 и 22. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1566420 A 2 (g1) g Н 01 Н 47/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1257720 (21) 4418485/24-21 (22} 09,03.88 (46) 23,05,90, Бюл, ¹ 19 (72) В.А,Лавров, П.И.Приймак и Е,P.Kðûãóëü (53) 621.382 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1257720, кл. Н 01 Н 47/24, 1984, (54) ФОТОРЕЛЕ (57) Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике, в частности к датчикам параметров перемещения рабочих органов в механизмах. Цель — расширение функциональных возможностей фотореле за счет определения местоположения обьекта перекрытия в световом по2 токе. Цель достигается введением в фотореле формирователей 30 и 31 импульсов, усилителя 26, аналогового запоминающего устройства 28, аналого-цифрового преобразователя 27 N-разрядного регистра 29 и дополнительного резистора 25. При этом обьект перекрытия выполнен в виде светопроницаемого диска 33 с N-зонами, каждая из которых содержит три светопроницаемых сектора. Фотореле включает также фотодиод 1, резисторы 3, 7 и 11, биполярный транзистор 5 с коллекторной нагрузкой 6, стабилитраны 8 и 12, биполярный транзистор 9 с коллекторнои нагрузкой, конденсатор 13. инверторы 14 — 16, логические элементы И 17 — 19, логический элемент

ИЛИ вЂ” НЕ 20 и RS — триггеры 21 и 22.2 ил.

1566420

Изобретение относится к импульсной оптоэлектронной технике, в частности к датчикам параметров перемещения рабочих органов в механизмах, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.

N. 1257720, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения местоположения обьекта перекрытия в световом потоке.

На фиг,1 представлена принципиальная схема фотореле; на фиг.2 - светопроницаемый диск.

Фотореле содержит фотодиод 1, анод которого соединен с общей шиной 2,а катод через первый резистор 3 — с шиной источника 4 постоянного напряжения, первый транзисторный ключ с общим эмиттером, построенный на биполярном транзисторе 5 с коллекторной нагрузкой 6, между базой которого и катодом фотодиода 1 последовательно с вторым резистором

7 включен в обратном направлении стабилитрон 8 с большим напряжением стабилизации, второй транзисторный ключ с общим эмиттером, построенный на биполярном транзисторе 9 с коллекторной нагрузкой

10, между базой которого и катодом фотодиода 1 последовательно с третьим резистором 11 вкл ючен в обратном направлении стабилитрон 12 с меньшим напряжением стабилизации, конденсатор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 инверторы, первый 17, второй 18 и третий 19 логические элеменгы И, логический элемент ИЛИ-НЕ 20, первый 21 и второй 22 RS-триггеры, выходы 23 и 24 которых являются выходами устройства.

Коллектор первого ключа на транзисторе 5 соединен с первыми входами логических элементов И 17 и 19 и с входом инвертора 14, коллектор второго ключа на транзисторе 9 соединен с вторым входом логического элемента И 17, входами инверторов 15 и 16 и через конденсатор 13 с общей шиной 2, Выходы инверторов 14 и 15 соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента И 18, третий вход которого соединен с третьим входом логического элемента И 19 и с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 20, Выход инвертора 16 соединен с вторым входом логического элемента И 19, выход логического элемента И 17 — с R-входами триггеров 21 и 22, выход логического элемента И

18 — с S-входом триггера 21, выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 20, выход логического элемента И 19 соединен с S-входом триггера 22, выход которого соединен с вторым

55 входом логического элемента ИЛИ-НЕ 20, Катод фотодиода 1 через дополнительный резистор 25 подключен к входу усилителя

26, выход которого подключен к первым входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 27 и аналогового запоминающего устройства (АЗУ) 28, выход которого подключен к второму входу АЦП 27, выходами подключенного к входам N-разрядного регистра 29, Элемент И 18 через первый формирователь 30 импульсов подключен к второму входу регистра 29, выход элемента И 19 через второй формирователь 31 импульсов — к второму входу АЗУ 28, Световой поток 32 модулируется светопроницаемым диском 33 (фиг.2), в каждой зоне 34 которого размещены три сектора

35.1 — 35.3 с различной плотностью, причем первые секторы всех зон и вторые секторы всех зон идентичны соответственно по оптической плотности, а третьи секторы всех зон имеют различные оптические плотности, При вращении диска в пределах одной зоны фотодиод 1, реагируя на световой поток 32 различной мощности, формирует три фотосигнала различной амплитуды. причем два сигнала в каждой зоне идентичны, а третий изменяется от эоны к зоне и по его оптической плотности определяют зону, пересекающую световой поток 32, Фотореле работает следующим образом.

Фотодиод 1. освещенный через сектор

35.1 световым потоком значительной мощности, создает большой фототок, напряжение на катоде фотодиода 1 в э.ом случае невелико и не достигает напряжения стабилитрона 12. Ключи на транзисторах 5 и 9 закрыты, и логический элемент И 17 формирует сигнал, сбрасывающии триггеры 21 и

22 в состояние "0". Сигналы на выходах 23 и 24 устройства в таком режиме работы отсутствуют, Электрическое состояние устройства изменяется, если мощность светового потока, воздействующего на фотодиод 1, снижается (сектор 35.2), и напряжение на катоде фотодиода 1 превосходит напряжение стабилизации стабилитрона 12, но не достигает напряжения стабилизации стабилитрона 8, В этом случае ключ на транзисторе 9 фиксируется в режиме насыщения (полностью отпирается), а ключ на транзисторе 5 остается закрытым. Инвертор 16, реагируя на сигнал с коллектора транзистора 9. включает логический элемент И 19, который, в свою очередь, переводит в состояние "1" триггер 22.

На выходе 24 формируется сигнал напряжения. Одновременно триггер 22 через ло1566420

55 гический элемент ИЛИ-НЕ 20 возвращает логический элемент И 19 в состояние "0".

Если мощность светового потока, воздействующего на фотодиод 1, невелика (сектор 35.3), то потенциал катода фотодиодэ 1 близок к напряжению источника 4 и превышает напряжение стабилизации стабилитрона 8. При этом отпираются оба ключа на транзисторах 5 и 9. Однако благодаря конденсатору 13 формирование отрицательного сигнала напряжения на коллекторе транзистора 9 задерживается и первым в состояние "0" переходит ключ нэ транзисторе 5. что исключает ложное срабатывание инвертора 16, элемента И 19 и триггера 22, Ключ на транзисторе 5 по цепи с инвертором 14 переключает логический элемент И

18 и переводит в состояние "1" триггер 21, На выходе 23 формируется сигнал напряжения. Одновременно триггер 21 через логический элемент ИЛИ-НЕ 20 возвращает логический элемент И 18 в состояние "0".

При использовании в качестве обьекта вращающегося диска 33 (фиг.2) фотореле обеспечивает информацию не только о скорости, но и о направлении вращения диска.

Если после прозрачного сектора диска световой поток 32 пересекает полупрозрачный сектор, то очередной сигнал напряжения формируется на выходе 24, что свидетельствует о вращении диска против часовой сгрелки (фиг.2). Если диск вращается по часовои стрелке, то первым после импульсной паузы формируется сигнал напряжения на выходе 23.

При срабатывании элемента И 19 по фронту сигнала с его выхода формирователь 31 формирует импульс, которым в АЗУ

28 записывается амплитуда сигнала, поступающего с фотодиода 1 через yc«r,èòåëü 26, т.е. записывается уровень сигнала, вызываемого световым потоком 32, проход . им через соответствующии секгор зоны диска

33. После окончания импульса записи величина сигнала хранится в А8У и является опорным сигналом АЦП 27, При дальнейшем вращении диска 33 срабатывает элемент И 18, и по фронту сигнала с его выхода формирователь 30 формирует импульс, который записывает в регистр 29 код сигнала. поступающего в АЦП 27 через усилитель 26 с фотодиода 1. Код амплитуды сигнала, вызываемого в фотодиоде 1 потоком 32, при пересечении третьего сектора соответствует зоне с заданной оптической плотностью, По величине сигнала, т.е. по коду, судят о местоположении зоны сектора, Таким образом, четкий контроль направления движения механизма, который обеспечивает фотореле, позволяет, в частности, автоматически исключать аварийные ситуации, cBÿçàííûå с перемещениями механизмов в ложных (нерабочих) направлениях.

При этом по коду s оегистре 29 судят о местоположении зоны, т.е. об угле поворота диска относительно исходно о значения.

Поскольку опорный сигнал проходит к

АЦП по тому же электрическому тракту преобразования и усиления, что и контролируемый сигнал, обеспечивается стабильность измерений при изменении светового потока 32.

Соотношение оп1ических плотностей третьего сектора зоны и какого-либо второго сектора не зависит от электрических параметров, что позволяет определить местоположение зоны диска (и, следовательно, пройденный путь) и после прерывания питания.

Таким образом, фотореле обладает расширенными функциональными возможностями. так как определяет, кроме знака изменения направления светового потока, его интенсивность. Это позволяет использовать его не только KBK датчик направления перемещения, но и как датчик местоположения объекта.

Формула изобретения

Фогореле по эвт.св. N 1257720, о тл ич а ю щ е е с я тем, чlo, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения местоположения обьекта перекрытия в световом потоке, введены два формирователя импульсов. усилитель аналоговое запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, Nразрядный регистр и дополнительный резистор, а обьект перекрытия выполнен в виде светопроницаемого диска с N зонами, каждая из которых содержит три светопроницаемых сектора. причем катод фотодиода через последовательно соединенные дополнительный резистор и усилитель подключен к первым входам аналогового запоминающего устройства и аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к соответствующим первым входам N-разрядного регистра, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу второго логического элемента И, выход третьего логического элемента И подключен к входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом аналогового запоминающего устройства, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, а третьи светопроницаемые секторы зон имеют различные оптические плотности.

35.1

Составитель Л.Багян

Редактор В,Петраш Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 1225 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101