ITTO971048A1 - Cellula fotoelettrica ad amplificazione stabilizzata. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

"Cellula fotoelettrica ad amplificazione stabilizzata"

La presente invenzione riguarda una cellula fotoelettrica comprendente un insieme emettitore ed un insieme ricevitore del fascio ottico, quest'ultimo insieme fornendo un segnale di uscita che commuta quando un oggetto si interpone sul cammino del fascio.

Le cellule fotoelettriche note comprendono spesso nel loro insieme ricevitore un amplificatore provvisto di un ingresso per il segnale di ricezione e di un'uscita che fornisce un segnale di tensione ad un organo il quale elabora il segnale di commutazione. Per rivelare soltanto i segnali utili, si dispone talvolta all’uscita dell'amplificatore un transistore reso conduttivo soltanto in corrispondenza delle finestre di emissione degli impulsi. Succede tuttavia che una ulteriore perturbazione elettrica insorta poco prima del fronte di un impulso faccia nascere un segnale destinato ad essere percepito all'ingresso dell'amplificatore e la cui durata di smorzamento è di molto superiore alla durata dell'impulso il che altera la commutazione della cellula. L'invenzione ha lo scopo di rendere la cellula insensibile alle perturbazioni che insorgono al difuori degli intervalli di durata di emissione degli impulsi e che rischiano di influenzare il segnale di commutazione.

Secondo l'invenzione, il circuito di elaborazione dell'insieme ricevitore comprende un interruttore disposto su un cammino in derivazione dell'anello di guadagno dell'amplificatore e comandato dal segnale impulsivo di emissione cosi da essere interdetto in corrispondenza degli impulsi propri a questo segnale ed in modo da risultare conduttivo al difuori di questi impulsi. In questo modo si rende insensibile in modo semplice l'uscita dell'amplificatore.

Di preferenza, l'organo che elabora il segnale di commutazione comprende un circuito di integrazione e di filtraggio che assicura un filtraggio del segnale di tensione su più impulsi ed un comparatore che confronta il segnale di tensione integrato e filtrato con una soglia.

La descrizione, che segue, di una forma di attuazione non limitativa dell’invenzione permetterà di ben comprendere le caratteristiche dell'invenzione e dei risultati che essa permette di ottenere.

La figura 1 rappresenta in modo schematico una cellula fotoelettrica secondo l'invenzione.

La figura 2 ne mostra un esempio di schema più particolareggiato .

La figura 3 è un grafico che fa vedere la variazione delle grandezze elèttriche associate a tale schema.

La cellula fotoelettrica rappresentata comprende un insieme emettitore 10 ed un insieme ricevitore 20. L'insieme emettitore 10 genera un segnale impulsivo e1 a basso rapporto ciclico trasmesso verso un componente fotoemettitore 11 quale un fotodiodo. L'insieme ricevitore 20 comprende un componente fotoricevitore 21 quale un fototransistore che produce come risposta agli impulsi E1 un segnale di corrente I a un Livello alto o basso in funzione della presenza o dell'assenza di un oggetto sul cammino del fascio ottico emesso dal componente 11; l'insieme 20 comprende inoltre un circuito 22 che genera, a partire dal segnale I, un segnale di tensione SI suscettibile di essere elaborato da un organo 23 per fornire un segnale di commutazione S con livello alto o basso e che genera la grandezza di uscita della cellula.

Il circuito 22 comprende un amplificatore di carica A o amplificatore a transimpedenza che riceve su un ingresso Al il segnale di corrente I e su un ingresso A2 una tensione di riferimento Vref e che fornisce alla sua uscita il segnale di tensione SI. L'uscita A3 dell'amplificatore è collegata all'organo 23, quest'ultimo comprendendo un circuito di integrazione e filtraggio 25 ed un comparatore 26 che confronta il segnale filtrato risultante con una soglia di tensione Ve e fornisce il segnale di commutazione tutto o niente S.

L'ingresso A1 dell'amplificatore è collegato alla sua uscita A3 tramite un anello di guadagno 24 provvisto di una resistenza R1; in parallelo a questo anello è previsto un cammino di cortocircuito 24a comprendente un transistore T1 sollecitato dal segnale E1 in modo da risultare interdetto in corrispondenza degli impulsi di emissione e da risultare conduttivo al difuori di questi impulsi. Fra il punto di collegamento del cammino 24a con l'uscita A3 dell'amplificaore ed il comparatore 26 sono disposti in successione un transistore T2 sollecitato dal segnale E1 e che risulta conduttivo soltanto in corrispondenza degli impulsi di emissioe, poi il circuito di integrazione e filtraggio 23, che ha lo scopo di produrre, a partire dal segnale in tensione S1, un segnale di tensione integrato S2, poi un segnale integrato e filtrato S3, al fine di affrancare il segnale S da fenomeni intempestivi, in particolare perturbazioni elettriche di tipo transitorio rapido che influenzano la cellula, in particolare quando una tale perturbazione interviene immediatamente prima della ricezione di un impulso da rivelare.

Nella forma di attuazione della figura 2, il transistore TI è un transistore bipolare pnp la cui base è sollecitata da E1 tramite una resistenza R2 ed il transistore T2 è un transistore MOS. Il circuito 23 comprende un integrato-re R3,C2 associato a T2 nonché una rete di filtraggio R4,C3. In una forma di attuazione meno vantaggiosa, in particolare più ingombrante e meno precisa, il circuito 23 potrebbe essere costituito da elementi bistabili.

La resistenza R5 posta ai piedi dell'emettitore del fototransistore 21 forma, con la capacità C4 disposta davanti all'ingresso Al dell'amplificatore e con la resistenza di guadagno Ri, un filtro passa-alto che elimina i rumori a bassa frequenza.

Il funzionamento della cellula verrà ora spiegato con riferimento alla figura 3.

In assenza di impulso di segnale di emissione El, il transistore T2 è interdetto e l'ingresso del comparatore 26 rimane quindi al suo livello alto. Se allora viene rivelata una perturbazione di tipo transitorio rapido, essa viene deviata attraverso il transistore T1 che permette di cortocircuitare attraverso il cammino 24a la resistenza di guadagno Ri dell'amplificatore, quest'ultimo funzionando come inseguitore; ciò evita di generare un segnale con lunga durata di smorzamento che avrebbe un'incidenza di disturbo al momento dell'apparizione dell'impulso successivo.

In presenza di un impulso del segnale di emissione El il transistore TI è interdetto e il transistore T2 risulta conduttivo. Quando sul cammino della luce emessa viene interposto un oggetto, il segnale di corrente I assume il lilo corrispondente e viene trasformato in segnale di tensione S1 dell’amplificatore A; questo segnale SI rappresenta correttamente la risposta al segnale di emissione, essendo affrancato dalle informazioni perturbative presenti sul fianco del segnale; il segnale S2 decresce per livelli successivi in funzione degli impulsi successivi ed il segnale S3 viene filtrato in modo da decrescere regolarmente all'ingresso del comparatore, cosi come indicato in figura 3. Quando S3 raggiunge la soglia VC, il segnale di commutazione S fornito dal circuito di elaborazione cambia di livello.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cellula fotoelettrica comprendente, da una parte, un insieme emettitore provvisto di un circuito elettrico che genera un segnale impulsivo di emissione (E1) e di un componente emettitore ottico al quale viene applicato questo segnale e, dall'altra parte, un insieme ricevitore provvisto di un componente ricevitore ottico e di un circuito di elaborazione (22) del segnale di ricezione (S1) fornito dal componente ricevitore ottico, il quale circuito comprende un amplificatore (A) provvisto di un ingresso (Al) per il segnale di ricezione (I) e di una uscita (A3) che fornisce un segnale di tensione (S1) ad un organo (23) che elabora il segnale di commutazione (5), caratterizzato dal fatto che: l'amplificatore (A) è un amplificatore a transimpedenza provvisto, su un cammino in derivazione (24a) del suo anello di guadagno (24), di un interruttore (Tl) comandato dal segnale impulsivo di emissione (El) per risultare interdetto in corrispondenza degli impulsi propri a questo segnale e per essere conduttivo al difuori di questi impulsi.
2. 2. Cellula secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il circuito di elaborazione (10) comprende un mezzo di bloccaggio dell’elaborazione al difuori delle durate degli impulsi del segnale di emissione, detto mezzo di bloccaggio essendo un transistore (T2) provvisto all'uscita dell'amplificatore (A) e comandato dal segnale impulsivo (El) così da risultare passante in presenza degli impulsi propri a tale segnale.
3. 3 Cellula secondo la rivendicazione 1, caratterizzata. dal fatto che l'organo (23) che elabora il segnale di commutazione (S) comprende un circuito di integrazione e di filtraggio (25) che assicura un filtraggio del segnale di tensione (S1) su più impulsi ed un comparatore (26) che confronta il segnale integrato e filtrato (S3) con una soglia (Vc)