Оптоэлектронный функциональный преобразователь

 

(1ц5197З2

Союз Советекин

Социалистииео<ин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву №,— (22) Заявлено 27.11.74 (21) 2078484/24 (51) М. Кл. б 06 О 9/00 с присоединением заявки №

) (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений н открытий (43) Опубликовано30.06.76.Бюллетень № 24 (53) УДК 681.ЗЗ5.8 (088.8) (45) Дата опубликования описания 12.11.76 (72) Автор изобретения

Г. К. Арутюнов (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ т

Изобретение относится к области вычис- лительной техники иможет быть использова- но для функционального преобразования ин-: формации, заданной в виде электрического напряжения или светового потока, в сигналы как электрической, так и оптической прн роду ь

Известны оптоэлектронные функциональ- ные,преобразователи, содержащие операцз - онный усилитель, вход которого через резин стор обратной связи соединен с эЛектри- I ческим выходом преобразователя, первым т неподвижным контактом переключателя и ч рез соответствующие фотоприемники с раз« поименными выводами источника постоянного напряжения, каждый из фотоприемников оптически связан через последовательно

l установленные поглошающий оптический фильтр и светоделительную пластинку а со- ° ответствующим оптическим выходом преоб-

1оееоветеле и выходом аостветатеуюшега .светодиода, один из которых анодом, а другой катодом соединены с выходом «опе.» рационного устттепя через второй неподвижг.ный контакт переключателя., 2

Известное устройство имеет узкую область, ! применения. р предлагаемый преобразователь введены призматические функциональные формиро- ватели с усилителями света на выходной грани, каждый иэ которых установлен между оптическим входом преобразователя и соответствующим фотоприемником, и элекt

I тронный диодно-резистивный функциональный щ блок, включенный между входом операционного усилителя и электрическим входом преобразователя.

Это позволяет расширить область при-. 5 менения преобразователя.

Схема оптоэлектронного функционально=о преобразователя приведена на чертеже,где обозначены: операционный усилитель 1, резистор .обратной связи 2, пере

20 ключатель, 3, источник постоянного напряжения 4, фотоприемники 8; 6, поглошак шие оптические фильтры 7, 8, светоделительные пластины 9, 10, светодиоды 11, j,2, призматические функциональные эле25 менты 1.-3, l4, с усилителями света 15, 519732, 3

16 на выходной грани и электронный диI

) 1 одно-.резистивный функциональный блок 17 .

Оптоэлектронный функциональный преобразователь работает следующим образом.

В случае У > отрицательной полярности имеем — Эщ- 3 =О и

ВЫХ 2 вх) ч

В положении б контактов пеуьключателя; ,3, обеспечивающего отрицатель ую оптическую связь, при Ув„О (U о).cpat

Вх тывает светодиод 11 (12), в результате ток компенсируется током ф, текущим через фотоприемник 5 (,3-

Функциональный диодно-реэистивный блок 17 Ьреобраэует входное напряжени

9 „ как положительной, так и отрицательной полярности в уровень тока, эависящ го функционально от входного напряжения.

Призматические функциональные. фор-, мирователи 13,14 с и свеl0

1 га 15, 16 на выходной грани преобразуют

Ьходной световой поток ф ф в свет, ра личающийся из а различного коэффициента поглощения по отдельным областям высоты 15 светящегося столбика, I

I .Ф приемники, 5, 6 преобразуют свето- вой JIGToK в уровень тока на входе операци-, онного усилителя 1, а также служат для обеспечения нормальной его работы в p gO ме оптической обратной связи. Операционный усилитель обеспечивает отрицательную обра- фтную связь оптической или электрической ) природы в зависимости от пол8жения контак . тов Q. и 6 переключателя 3: положение й; „ 25 обеспечивает выходной электрический сит - -) нал, а положение б . — оптический, т.е. име- ет место подключение операционного ус теля 1 к входам светодиодов 11, 12. С товые потоки, формируемые светодиодами 11

12, через светоделительные пластины 9-, 1 и поглощающие оптические фильтры 7, 8 и ступают на вход фотоприемников 5, 6 со ветственно. Светоделительные пластины, 9

10 в то же время обеспечивают поступле- 35 ние на оптические выходы выходных сигна лов Ф и ф, а поглощающие оптически фильтры 7, 8 - усиленный выходной сигн

При наличии на входе функционального диодно-резистивного блока 17 напряжения 40, U > положительной полярности на вход оиереяяояяогоЛожитеия 1 яояяяяетоя тои.

1.Ф текущий через фотоприемник 6), При этом ф (3 ) изменяется согласно

-»

Зф = К . где К ф - коэффициент и 6;

К - коэффициент ских фильтров 7 и 8.

К с; фотоприемников 5 поглощения оптиче-

II

Величина, Ф к т U o О,„o) и ЭВХ=K f (U ) з,„- эф -о — »

3 хФЭ" =О

Ф» меем и 3 Ä =-К (Ц ), ф

Ф к

Е вх ф «е ° (у „) или

Кс

>Ii к — к <и >

К ак с лт* g "ял

К Кс з,„=к z(u,„ > где К.- коэффициент нелинейности функци4S онального диодно реэистивного блока 17.

В положении ññ контактов переключател ,3, обеспечивающего выходной электрически и сигнал, имеем равенство тока J „и тока :

:... Ф», проходящего через резистор обрат- .ной связи 2

Огсюда видно, что сигнал 2 соответ- ствует величинам положительной, а ф

Ьтрицательной полярности. ! л

При наличии входного оптического сигна- ла, соответствующего величинам положител» ной (отрицательной) полярности, его подво . дят на боковую грань призматического функционального формирователя 13, 14, а на выходе усилителей света 15, 16 присутствует функциойальная зависимость выходного оптического сигнала Ф» (l - ., ) от ф (Ф» ) согласно "

-r

Ф,=к„ ф;) и>. вых

2 — И

)где R < - сопротивление резистора обратной связи 2.

Так как 3 ®„+ 3 =О, u --R, к1<и >.519732!

Ф, = К „Х(Ф„) (2) ф где «Kt« - Коэффициент погло«««ения } при- эл ы 21 (22).

«

В положении «Х переключателя 3, обеспечивающего электрическую обратную связь, через фотоприемник 6 протекает « = К ф . Ф ь ф та через фотоприемник 5 3 = Кф ° ф т

Ч

Исходя из равенства токов в узловой точке входа операционного усилителф 1 и формуп >1) и >в)

U ъттх

Э т =O ивеем е

Х

КфМ, ве>и и

Озьи

-3 -О,имеем

2.

К % вт |х тт

В положении О т"переключателя 3 при на«. ,личии 9> зажигается светодиод 11, а при фд - светодиод 12, Исходя из равенства) токов, для той же узловой точки имеем

-...ф -К откуда Ф - f (f )

"c

Х К . с

Ф > - Кс хх откуда ф = g (Ф ° )

«-фк хх К

С.

Tl ч итак s b ««3 = z (т в к т Ч" >в х

° чав т г p""

Кс

: Ф, =K — 5(U „) р„0, -О, Кс

Фхх К L (UÂ%) úðè uà„o, В соответствуют сигналам

«4 положительной и отрицательной полярности

Кф R

u =- — ««Ф « к

Т3 кфир, тт =+ — ««Ф >

S b l «« 1" и

Ф = — (Ф. кс

К

Ф„= (Ф,.), гт тб тде Ф кек и Ф о>ответотиукп веди нине > 0, е кек и ф>> - веттчине О.

Таким образом, оптоэпектроннмй функд+

I ональный преобразователь может вьтдявать у« усиленные сигналы не только оптической, 15 но и электрической природы при входных оптических и электрических сигналах, При этом схема позволяет осушествлять одновременное функциональное преобразование ! оптических и электрических сигналов в на-

Зт пряжение постоянного тока или уровень све« тового потока.

Формула изобретения

Оптоэлектронный,функциональный преобразователь, содержаттттгй операционный усилитель, вход которого через резистор обратной связи соединен с электрическим

ЗО выходом преобразователя, гервым неподвттж ным контактом переключателя и через со1 ответствуютцие фотоприемники с рязноимен» ными выводами источника постоянного на- пряжения, каждый из фотоприемников опти-;

35 чески связан через последовательно уста- ( новленные ноглотнаютний оптический фильтр, и светоделительную пластинку с соответст) вуктт«тим оптическим выходом ттреобрязовя-

40 теля и выходом соответствутотттег.о светоЛиода, один из которых A«rolTA?.r, я лругой ка- тодом соединетп3 с выходом гтгтеряттттоттттГ«т о усилителя через второй т еполвижный контакт переклточятеля, и т л и r я «о тн и й45 с я тем, что, с целью ряс««««трет«««я области применеттия, в него pRp..,rå!3«.r ттрттзлтяти тесктте функциональные формирователи с у<-ттл тттелялти света на вт тходттой т рани, кяжлтбй

Из КбтОРЬ«Х УСтаНОВЛЕН МЕжЛУ Г)ттттт 3!)C «rr,т входом преобрязовятеля и соотт етт-туту Гтятт«т фотоприемником, и электрр нный дт«Г тттт< -» -—

I зистивныи фут«к«тттоттялт>тн тй блок, Рт(утк r> E!-, НЫй МЕЖДУ т>ХОДОМ ОПЕf!t«««3«0333«О«Г> >>Г тт, .33",Т>. ля и электри тески; т вхолот.t иреобрязг т,ятГ«ля.

51 9732

Составитель Ю. Козлов

Редактор В. Торопова Техред H. дцдрейцук Корректор Б; 10гаС

Заказ 5043/589 Тираж 864 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Кй ..Ж-Ç5, Раушакая наб., а. 4/5

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