Оптоэлектронный преобразователь напряжения в код

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Отоэлектронный преобразователь напряжения в код содержит генератор импульсов, дискретный дефлектор , блок преобразования координаты луча в код, выполненный в виде кодирующей маски с фотоприемниками, цифроаналоговый преобразователь и компаратор. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 Н 03 М 1/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ilO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3810488/53

{22) 05.11,84 (46) 30.01.91, Бюл. N 4 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П. Кожемяко, В.Г. Красиленко, С.Н.Белан и А.Т.Теренчук

{53) 681.325(088,8) (56) Бахмутский В.Ф. и др. Универсальные цифровые измерительные приборы и системы. Киев; Техника, 1979, с. 128, рис. 30.

Авторское свидетельство СССР

¹ 991601, кл. Н 03 К 13/17, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 995315, кл, Н 03 К 13/17, 1981.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональных воэможностей.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема дискретного дефлектора..

Оптоэлектронный преобразователь напряжения в код (фиг. 1) содержит генератор

1 импульсов, дискретный дефлектор 2, блок

3 преобразования координаты луча в код, выполненный в виде кодирующей маски с фотоприемниками, цифроаналоговый преобразователь 4, компаратор 5. При этом выход генератора 1 импульсов соединен с входом дискретного дефлектора 2, дополнительный вход которого подключен к выходу компаратора 5. Первый вход компаратора 5 является входом б устройства, а второй вход компаратора 5 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 4, группа вхо„„5U 1624692 А1 (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Оптоэлектронный преобразователь напряжения в код содержит генератор импульсов, дискретный дефлектор, блок преобразования координаты луча в код, выполненный в виде кодирующей маски с фотоприемниками, цифроаналоговый преобразователь и компаратор. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. дов которого соединена с группой электрических выходов блока 3 преобразования координаты луча в код и является группой электрических выходов 7 устройств. Группа оптических выходов дискретного дефлектора 2 является группой оптических выходов 8 устройства и соединена с группой оптических входов блок 3 преобразования координаты луча в код.

Дискретный дефлектор 2 содержит (фиг.

2) 2 N разрядов 9,1, 9.2,.„,9,2п реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, триггер 10, первый и второй элементы И-НЕ

11 и 12, инвертор 13, запускающий светодиод 14 и первый, второй и третий ограничительный резисторы 15, 16 и 17. Реверсивный. оптоэлектронный сдвигающий регистр в каждом разряде содержит индикационные светодиоды 18.1, 18.2....,18.i„„18.2п, первые светодиоды 19.1, 19.2„... 19i„...19.2п, фототеристоры 20.1, 20.2,...,20.2п, вторые светодиоды 21.1, 21.2,...,21.2п и третьи светодиоды 22.1, 22.2...„22.2п. В каждом i-м

1624692 разряде реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра (где i = 1,2„...2п) катод индикационного светодиода 18I соединен с анодом первого светодиода 19i, катод которого соединен с анодом фототиристора

20! и катодами второго и третьего светодиодов 21! и 22!. Вход 23 дискретного дефлектора 2 подключен к счетному входу триггера

10, дополнительный вход 24 — к входу инвертора 13 и анодам третьих светодиодов 22! во всех разрядных реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, а вход 25 установки в начальное состояние — к вторым входам первого и второго элементов И вЂ” НЕ

11 и 12, входу установки в начальное состояние триггера 1 и катоду запускающего светодиода 14. Выход инвертора 13 соединен с анодами вторых светодиодов 21i в каждом разряде реверсивного оптоэлектроного сдвигающего регистра. Анод запускающего светодиода 14 через первый ограничительный резистор 15 подключен к шине 26 питания и анодам индикационных светодиодов

18! во всех разрядах реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, Единичный выход триггера 10 соединен с первым входом первого элемента И вЂ” НЕ 11, нулевой выход — с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ 12, при этом выход первого элемента И-НЕ 11 через второй ограничительный резистор 16 подключен к катодам фототиристоров 20 во всех нечетных разрядах реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, а выход второго элемента

И вЂ” НЕ 12 через третий ограничительный резистор 17 — к катодам фототиристоров 20 во всех четных разрядах реверсивного оптоэлектронного регистра. Запускающий светодиод 14 оптически связан с фототиристором первого разряда реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, в котором оптические выходы первых светодиодов 19i во всех разрядах являются группой оптический выходов 8 дискретного дефлектора 2, каждый третий светодиод 22i предыдущего разряда оптически связан с фототиристором 20 (I + 1) поступающего каскада, а каждый фототиристор 20! предыдущего разряда — со вторым светодиодом 21 (i+ 1) последующего разряда.

Преобразователь напряжения в код рабс!тает следующим образом, При подаче тактовых импульсов с выхода генератора 1 импульсов на вход 23 дискретного дефлектора 2 в последнем происходит смещение светящейся точки на дискретные расстояния (кванты длины) В зависимости от места нахождения светящейся точки луч or нее с одного из выходов

8 дискрет гого дефлектора 2 подается на

55 один из оптических входов блока 3 преобразования координаты луча в код, Блок 3 преобразования координаты луча в код формирует на группе электрических выходов цифровой код, соответствующий координате светящейся точки на дискретном дефлекторе 2, который подается на группу электрических выходов 7 устройства и на группу входов цифроаналогового преобразователя 4. Цифроаналоговый преобразователь 4 преобразует код, поступивший на его входы, в аналоговый сигнал, который подается с его выхода на второй вход компаратора 5. Если величина напряжения U>, присутствующего на втором входе компаратора 5, меньше величины входного напряжения Usx, (Ua< Usx), поступающего в этот момент времени на вход 6 устройства, то на выходе компаратора 5 формируется уровень напряжения, соответствующий "1", которая поступает на дополнительный вход 24 дискретного дефлектора 2.

"1" на дополнительном входе дискретного дефлектора 2 обеспечивает в дискретном дефлекторе 2 сдвиг светящейся точки вправо при поступлении тактовых импульсов от генератора 1 импульсов. Причем сдвиг светящейся точки вправо в дискретном дефлекторе 2 будет осуществляться до тех пор, пока полярность напряжений на первом и втором входах компаратора 5 не изменится на противоположную, т,е U> >

U x. При этом необходимо отметить, что до установления этого соотношения на входах компаратора 5 величина кода на группе электрических выходов 7 устройства непрерывно растет.

Как только на первом и втором входах компаратора 5 устанавливается соотношение U> > U», на выходе его формируется уровень напряжения, соответствующий значению "0", При этом на дополнительный вход дискретного дефлектора 2 поступает уровень "0", который обеспечивает в нем при поступлении тактовых импульсов от генератора 1 импульсов сдвиг светящейся точки влево до тех пор, пока на входах компаратора 5 не наступит соотношение

U> U>, т.е при смещении светящейся точки в дискретном дефлекторе 2 влево величина кода на группе электрических выходов 7 устройства будет уменьшаться-до наступления соотношения э 0 .

Таким образом, данный преооразователь напряжения в код работает как преобразователь следящего типа и представляет преобразованный сигнал как в виде кода (группа электрических выходов 7 устройства), так и в виде координаты светящейся

1624692 точки (группа оптических выходов 8 устройства).

Рассмотрим работу дискретного дефлектора 2, представленного на фиг, 2, В начальный момент на шину 26 питания подается положительное напряжение, а на вход 25 установки в начальное состо" íèå — низкий уровень напряжения, который поступает на вход установки в начальное состояние триггера :О, катод запускающего светодиода 14 и вторые входы первого и второго элементов И вЂ” НЕ 11 и 12.

При этом триггер 10 устанавливается в единичное состояние, т.е. на его единичном выходе присутствует "1", которая подается на первый вход первого элемента И вЂ” НЕ 11, а на нул вом выходе — "0", который подается на первый вход второго элемента И вЂ” НЕ 12.

Однако, вследствие того, что на вторых Входах первого и второго элементов И-НЕ 11 и

12 присутствует в этот момент времени низкий уровень напряжения "0" со входа 25 установки в начальное ссстояние устройства, на выходах первого и втэрого элементов

И вЂ” НЕ 11 и 12 в это время будут присутствовать одновременно высокие уровни напряжения "1". Кроме того. под действием низкого уровня напряжения со входа 25 установки в начальное состояние устоойства включаешься запускающий светодиод 14, оптический сигнал с которого переводит в прямое смещение фототиристор 20.1 первого разряда 9.1;)еверсивного оптоэлектоонного сдвигающего регистра, После снятия низкого уровня напряжения "0" с входа 25 установки в начальное состояние устройства на выходе первого элемента Yi — НЕ 11 формируется низкий. уровень напряжения, соответствую.ций значению "0", который подается через второй ограничительный резистор 16 на катоды фототиристоров 20I всех нечетных разрядов реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра. При этом фототиристор 20.1 первого разряда 9.1 его переходит в проводящее состояние, первый светодиод 19.1 излучает свет на первый выход группы оптических выходов 8 устройства. а индикационный светодиод 18.1 первого разряда 9,1 реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра визуально выдает информацию о том, что первый разряд 9.1 дискретно дефлектора 2 находится в возбужденном состоянии,.

Для определенности допустим, что в течение рассматри=,ààìoão в настоящий момент промежутка времени на дополнительном входе 24 дискретного дефлектора 2 присутствует "1", которая подается на аноды третьих светодиодов 22! всех разрядов 9i реверсивного оптоэлектроннс10

55 го сдвигающего регистра. При этом только .. третий светодиод 22.1 первого разряда 9,1 излучает свет на фототиристор 20.2 второго разряда 9.2, поскольку только фототиристор

20,1 первого разряда 9,1 находится в проводящем состоянии.

После установки триггера 10 в единичное состояние и поступления первого импульса от генератора 1 импульсов на вход 23 дискретного дефлектора 2 и счетный вход т риггера 10 он переключается в противоположное (нулевое) состояние, т.е. на его единичном выходе сформируется уровень напряжения, соответствующии "0", а на его нулевом выходе — уровень напряжения, соответствующий "1". При этом на выходе второго элемента И вЂ” НЕ 12 появляется уровень напряжения, соответствующий "0", который подается через третий ограничительный резистор 17 на катоды фототиристоров 20i всех четных ра" ðÿäîâ 9i реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра.

За счет присутствия оптического сигнала на фототиристоре 20.2 второго разряда

9.2 от третьего светодиода 22.1 первого разряда 9,1 фототиристор 20.2 переходит в проводящее состояние, вследствие чего происходит возбуждение второго разряда

9.2 реверсивного оптоэлектронного сдвига- . ющего регистра и обнуление его первого разряда 9,1. Обнуление первого разряда осуществляется из-за поступления на катод фотогиристора 20.1 первого разряда 9,1 высокого уровня напряжения от первого элемента И вЂ” НЕ 11, который выключается низким уровнем напряжения по первому входу от единичного выхода триггера 10, С приходом второго импульса на счетный вход триггера 10 от переключается снова в единичное состояние, что приведет к возбуждению третьего разряда 9,3 реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра и обнуление его второго разряда 9.2, После прихода пяти импульсов на вход

23 дискретного дефлектора 2 в возбужденном состоянии будет находится только шестой разряд 9.6 - реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра. а следовательно, и дискретного дефлектора 2.

Пусть в этот момент времени на дополнительный вход 24 дискретного дефлектора

2 поступает "0", подающийся на вход инвертора 13. При этом высокий уровень напряжения с выхода инвертора 13 поступает на аноды вторых светодиодов 21! всех разрядов 9i реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра и обеспечит включение второго светодиода 21.6 его шестого разряда 9.6. Далее, включенный второй светодиод 21.6 шестого разряда 9.6 подает свет

1624692

20

45 на фототиристор 20.5 пятого разряда 9.5, при этом третий светодиод 22.6 шестого разряда 9.6 выключается вследствие появления на его аноде "0" от дополнительного входа 24 дискретного дефлектора 2. С приходом шестого импульса на счетный вход триггера 10 он переключается, в результате чего произойдет возбуждение пятого разряда 9.5 реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра за счет присутствия на его фототиристоре 20,4 оптического сигнала от второго светодиода 21.6 и за счет поступления на его катод "0" с выхода второго элемента И вЂ” НЕ 12.

По приходу седьмого имйульса на вход

23 дискретного дефлектора 2 возбуждается четвертый разряд 9,4 дискретного дефлектора 2 и обнуляется пятый разряд 9.5. При дальнейшем поступлении импульсов на вход 23 дискретного дефлектора

2 и изменении уровней напряжения на дополнительном входе 24 дискретного дефлектора 2 его функционирование осуществляется аналогично описанному выше, Формула изобретения

1. Оптоэлектронный преобразователь напряжения в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входом дискретного дефлектора, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены блок преобразования координаты луча в код, выполненный в виде кодирующей маски с фотоприемниками, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, первый вход которого соединен с входом всего устройства, второй вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя„а выход — с дополнительным входом дискретного дефлектора, группа оптических выходов которого является группой оптических выходов всего устройства и оптически связана с группой оптических входов блока преобразования координат луча в код, группа электрических выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя и является группой электрических выходов всего устройства.

2, Преобразователь по и. i, о т л и ч а юшийся тем, что дискретный дефлектор содержит счетный триггер, два элемента И—

НЕ, инвертор, запускающий светодиод, три ограничительных регистра и реверсивный оптоэлектронный сдвигающий регистр на

2N разрядов, в каждом разряде которого катод индикационного светодиода соединен с анодом первого светодиода, катод которого соединен с анодом фототиристора и катодами. второго и третьего светодиодов, при этом аноды индикационных светодиодов во всех разрядах реверсивного оптоэлектронного сдвига ющего регистра соединены с шиной питания и через первый ограничительный резистор — с анодом запускающего светодиода, аноды вторых светодиодов соединены с выходом инвертора, аноды третьих светодиодов — с входом светодиодов, при этом аноды индикационных светодиодов всех разрядов реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра соединены с шиной питания и через первый ограничительный резистор — с анодом запускающего светодиода, аноды вторых светодиодов объединены и подключены к выходу инвертора, аноды третьих светодиодов объединены и подключены к входу инвертора и дополнительному входу дискретного дефлектора, катоды фототиристоров всех нечетных разрядов через второй ограничительных резистор соединены с выходом первого элемента И вЂ” НЕ, а катоды фототиристоров всех четных разрядов через третий ограничительной резистор — с выходом второго элемента И вЂ” НЕ, первый вход которого соединен с нулевым выходом счетного триггера, единичный выход которого подключен к первому входу первого элемента И вЂ” НЕ, причем счетный вход счетного триггера подключен к входу дискретного дефлектора, вход установки в начальное состояние которого соединен с входом установки в начальное состояние счетного триггера, с вторыми входами элементов И—

НЕ и катодом запускающего светодиода, оптически связанного с фототиристором первого разряда реверсивного оптоэлектронного сдвигающего регистра, в котором оптические выходы первых светодиодов во всех разрядах являются группой оптических выходов дискретного дефлектора, третий светодиод предыдущего разряда оптически связан с фототиристором последующего разряда, а каждый фототиристор предыдущего разряда — с вторым светодиодом последующего разряда.

1624692

Составитель Г. Милославский

Редактор Т. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор А. Долинич

° Заказ 202 Тираж 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, yn,Гагарина, 101