SU1069166A2 - Двухуровневый оптоэлектронный переключатель - Google Patents

Abstract

ДВУХУРРВНЕКЙ ОПТОЭЖКТРОНHbdt ПЕРБКЖЯАТБЛЬ по авт. св. М 951706, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  настройки в процессе эксплуатации и повьаиени  надежности переключател ,в него дополнительно введены блок пам ти, разр дный ключ, блок выборки, первый вход которого объединен с первым входом первого блока выборки, второй вход подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дополнительного блока пам ти, выход которого подключен к третьему входу второго блока выбсфки, при этом выходы дополнительного разр дного ключа соединены с вторым и третьим входами дополнительного блока пгм ти, а Вход дополнительиого ключа подключен к выходу первого элемента И.

Description

э to

9)

Изобретение относитс  к импульсной технике, и может быть использовано , например, в телеграфии дл  приема н регистрации длительностей однопол рных сигналов.

По основному авт. св. №951706 известен двухуровневый оптоэлектронный переключатель, содержащий два светодиода, три фотодиода, транзисторный ключ, линейный усилитель, инвертор, два элемента задержки, два блока выборки, формирователь одиночных импульсов, два элемента И, блок пам ти, разр дный ключ. Вход транзисторного ключа подключен к шине питани  через первый фотодиод , оптически св занный с первым светодиодом, а к общей шипе - через второй фотодиод, оптически св занный с вторым светодиодом. Выход транзисторного ключа через инвертор подключен к последовательно соединенным элементам задержки. Третий фотодиод оптически св зан с первым светодиодом и включен между шиной питани  и первьиц входом первого блока выборки второй вход которого соединен с выходом первого элемента И. Первые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу формировател  одиночных импульсов, вход которюго подключен к точке соединени  элементов задержки. Выход второго элемента задержки подключен к первому входу второго блока выборки , второй вход которого соединен свыходом блока пам ти. Вход блока пам ти подключен к выходу первого л блока выборки. Выходы разр дного ключа соединены с другими входами блока пам ти. Вход разр дного ключа Ьодключен к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом транзисторного ключа. Второй вход первого элемента И подключен к выходу инвертора. Выход второго блока выборки соединен с входом линейного усилител , выход которого подключен к катоду второго светодиода, анод которого соединен с шиной питани . Выходна  клемма соединена с выходом транзист9рного ключа, входные клеммы - с выводами первого светодиода С1.

Известный двухуровневый оптоэлектронный переключатель позвол ет регистрировать однопол рные сигналы с переменной амплитудой токовых посьшок относительно двух уровней, каждый из которых располагаетс  в началах фронтов принимаемого сигнала. При этом второй уровень регистрации в переключателе устанавливаетс  авто матически, в зависимости от амплитуды токовой посылки регистрируемого сигнала.

В технике передачи дискретной ИН формации, например в телеграфии,

часто возникает необходимость реги- ; страции длительностей однопол рных сигналов с переменными амплитудами не только токовых,но и бестоковых посылок.;

Так, например, в случае передачи однопол рных телеграфных сигналов по каналу св зи, представл ющем собой длинную физическую линию со случайно измен ющимис  параметра1«1 (таким каналом может йвл тьс  воздушна  телеграфна  лини  при воздействии на нее атмосферных факторов , привод щих к изменению величин сопротивлени  уточки и распределенной емкости) возможно случайное во времени изменение амплитуды не только токовых посылок, но и амплитуды бестоковых посылок.

Дл  обеспечени  высокой точности регистрации однопол рных сигналов с переменной амплитудой бестоковой посьшки, в известном двухуровневом оптоэлектронном переключателе необходимо каждый раз вручную устанавливать новое значение первого (меньшего ) уровн  регистрации, определ емого током поко  линейного усилител  и дл  каждой амплитуды бестоковой посьшки располагать его в начале фронта нарастани  сигнала, что представл ет собой трудоемкую задачу в процессе эксплуатации. Если амплитуда бестоковой посылки регистрируе-мого сигнала измен етс  случай;Ю, эт приводит к снижению точности регистрации однопол рных сигналов.

Кроме того, при случайном увеличении амплитуды бестоковой посы.пки регистрируемого сигнала выше первого уровн  регистрации (располагаемого в начале фронта нарастани ) известный двухуровневый переключатель може прекратить нормальное функционирование , и регистраци  таких сигналрв не будет производитьс , что снижает надежность функционировани .

Таким образом, недостатками известного двухуровневого оптоэлектронного пepeк нoчaтeл   вл ютс  сложность настройки в процессе эксплуатации и низка  надежность функционировани  при регистрации однопол рных сигналов со случайно, измен ющейс  амплитудой бестоковых посылок.

Целью изобретени   вл етс  упрощение настройки в процессе эксплуатации и повышение- надежности функционировани  двухуровневого оптоэлектронного переключател .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в двухуровневый оптоэлектронный переключатель дополнительно введены блок пам ти, разр дный ключ, блок выборки, первый вход которого объединен с первым входом первого бЛока выборки, второй вход подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дополнительного блока пам ти, выход которого подключен к третьему входу второго блока выборки, при этом выходы дополнител ного разр дного ключа соединены с вторым и третьим входами дополнительного блока пам ти, а вход допол нительного разр дного ключа подключен к выходу первого элемента И. На фиг. 1 представлена схема дву уровневого оптоэлектронного переклю чател ; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие его работу. Двухуровневый оптоэлектронный переключатель содержит транзисторны ключ 1, вход .которого подключен к шине 2 питани  через первый фотодиод 3, оптически св занный с первым све диодом 4, а к общей шине 5 - через второй фотодиод 6, оптически св зан ный.с вторым светодкодом 7, инверто 8, вход которого подключен к выходу ключа 1, а выход - к входу первого элемента 9 задержки, третий фотодио 10, оптически св занный со светодио дом 4 и включенный в обратном напра лении между шиной 2 и первым входом первого блока 11 выборки, второй вход которого соединен с выходом первого элемента Н 12, первые входы элемента И 12И второго элементам 1 объединены и подключены к выходу фо мировател  14 одиноч ных импульсов, вход которого подключен к выходу элемента 9 задержки и входу второго элемента 15 задержки, выход которог подключен к первому входу второго блока 16 выборки, второй вход которого соединен с выходом блока 17 па м ти, выходы разр дного ключа 18 под ключены к соответствующим входам бл ка 17 пам ти,а его вход - к выходу элемента И 13,выход блока 16 выборк соединен с входом линейного усилите л  19, выход которого подключен к ; атоду светодиода 7, анод которого /соединен с шиной 2 питани , допол нительный блок 20 выборки, первый вход которого объединен с первым входом блока 11 выборки, второй вход подключен к выходу элемента И 13, а выход соединен с входом дополнительного блока 21 пам ти, выход которого подключен к третьему входу блока 16 выборки, выходы дополнительного разр дного ключа 22 подключены к соответствующим второму и третьему входам блока 21 пам ти , а его вход - к выходу элемента И 12. Выход транзисторного ключа 1  вл етс  выходом 23 переклю чател . Входные клеммы 24 и 25 соединены с выводами первого светодиода 4. На фиг. 2 обозначено: Q - входной ток через клеммы 24 и 25; с5 - входное напр жение формировател  14; g- выходное напр жение формировател  14; i, - выходное напр жение блока 11 выборки; Э - выходное напр жение блока 20. выборки; - выходное напр жение блока 17 пам ти выходное напр жение блока 21 пам ти; - выходное напр жение второго элемента 15задержки; и - выходной ток линейного усилител  19; VC- выходное напр жение устройства. Двухуровневый оптоэлектронный переключатель работает следующим образом . При наличии на входных 24 и 25 бестоковой посылки однопол рного сигнала и при равенстве нулю амплитуды бестоковой посылки, ток через светодиод 4, а соответственно и через фотодиоды 3 и 10 не протекает. Транзисторный ключ 1 закрыт, и с выхода инвертора 8 снимаетс  низкий уровень напр жени , который через последовательно включенные элементы 9 и 15 задержки поступает на первый (управл ющий ) вход блока 16 выборки. При наличии на управл ющем входе блока 16низкого уровн  напр жени , блок 16 осуществл ет подачу на свой выход сигналов, поступающих на его третий вход (Т.е. осуществл ет коммутацию третьего входа и выхода), поэтому в это врем  на вход линейного усилител  19 поступает сигнал с выхода блока 21 пам ти. При равенстве амплитуды бестоковой посылки нулю, напр жение на выходе блока пам ти 21, а соответственно и на входе линейного усилител  19 отсутствует, поэтому линейный усилитель 19 находитс  в режиме поко . Ток поко  линейного усилител  19 протекает через светодиод 7, поэтому фотодиод 6, оптически св занный со светодиодом 7, находитс  в вентильном режиме и обеспечивает отрицательное смесдение между базой и эмиттером транзисторного ключа 1 и задает нижний уровень регистрации сигнала при равенстве нулю амплитуды бестоковой . посылки (рабоча  точка линейного усилител  19 выбираетс  таким образом , что в режиме поко  в его коллекторной цепи и цепи светодиода 7 протекает ток, определ ющий нижний уровень срабатывани  ключа 1 при равенстве нулю амплитуды бестоковой посылки), в это. врем  элементы И 12 и 13 выключены а блоки 11 и 20 выборки закрыты. При поступлении на входные клеммы 24 и 25 токрврй посылки однопол рнрго сигнала (фиг,2а через светодиод 4, а соответственно, и через фотодиоды 3 и 10 начинает протекает ток. Когда ток через светодиод 4 достигнет значени , соответствующего порогу включени  транзисторного ключа 1, предел емого в этом случае током

поко  линейного усилител  19, ключ 1 включаетс  и на выходе 23 по вл етс  ниэкиА урювень капр жени .

Через врем  задержки itg , определ емое элементом задержки 9, на вход формировател  14 поступает положительный перепад напр жени  |фиг.25), в результате чего на выходе формировател  14 по вл етс  одиночный импульс фиг.2Ь), который поступает на первые входы элементов И12и13. В этом врем  на ббоих входах элемента И 12 присутствуют высокие уровни напр жени , в результате чего на его выходе вырабатываетс  высокий уровень напр жени , который на короткое врем  включает блок 11 выборки и дополнительный разр дный ключ 22. Сигнал с первого ёхода блока 11 выборки (фиг. 2г) поступает в блок 17 пам ти, при этом на выходе блока 20 выборки остаетс  низкий потенциал (фиг. 2Э) f а на выходе блока 17 пам ти запоминаетс  амплитуда импульса с блока 11 выборки (фиг.2е). Элемент И 13 остаетс  выключенном (кратковременно включившийс  разр дный ключ 22 мог бы сбросить аналоговую информацию в блоке 21 пам ти {фиг, 2ж, котора  там имелась бы, если бы амплитуда бестоковой посылки не была разна нулю) . :

Элемент 9 задержки и формировател 14 одиночных импульсов обеспечивают выборку дл  запоминани  амплитуды токовой посылки в момент времени, когда амплитуда токовой посылки уже установилась. Выборка осуществл етс  на временном интервале, менее всего подверженном вли нию помех (Целесообразнее всего выборку осуществл ть в средней части элементарной посылки, в течение времени, значительно меньшем длительности элементарной посылки). После окончани  выборки на выходе блока 17 пам ти (фи1.2е) устанавливаетс  амплитуда напр жени , пропорциональна  амплитуде токовой посылки, и поступает на второй вход блока 16 выборки. На вход линейного усилител  19 напр жение с выхода блока 17 пам ти поступает только тогда, когда на первом (управл ющем) входе блока 16 выборки по витс  высокий уровень напр жени , т.е. через врем  tr/g, , определ емое элементом 15 задержки (фиг.2з (.элемент за:держки 15 в этом случае исключает ложное срабатывание переключател  в .интервале времени между окончанием выборки амплитуды токовой посылки и началом фронта спада сигнала от кратковременннх дроблений).

Суммарное врем  задержки элементов 9 и 15 задержки не должно превьшать длительности регистрируемой элементарной токовой посылки.

После поступле:1и  напр жени  с выхода блока 17 п 1м ти /фиг. 2е,/ на вход личейного усилител  19 увеличиваетс  ток коллекторной цепи усилител  (Фиг.2и, а соответственно , возрастает ток и через светодиод 7, в результате чего в переключателе устанавливаетс  второй уровень регистрации, значение которого пропорционально амплитуде токовой посылки входного сигнала и всегда меньше этой амплитулы на заданную величину. При этом состо ние перключател  не измен етс ,т.е. на выходе 23 остаетс  низкий уровень напр жени  (фиг. 2icJ.

Выбором рабочей точки линейного усилител  19 можно обеспечить при любых амплитудах токовых посылок положение второго уровн  регистрации в самом начале фронта спада.

При уменьшении амплитуды токовой посылки (начало бестоковой посылки, фиг. 2oi)уменьшаетс  ток через светодиод 4 и фотодиоды 3 и 10.

Когда ток через светодиод 4 достигнет значени , соответствующего порогу выключени  ключа 1, определ емого током черезсветодиод 7 и пропорциональным амплчтуде токовой посьолки, ключ 1 выключаетс  и на выходе 23 по вл етс  высокий уровень напр жени  (фиг. 2. Через врем  задержки , определ емое элементом 9 задержки, на вход формировател  14 поступает отрицательный перепад напр жени  (фиг. 2S}, в результате чего на вьлходе, формировател  14 оп т по вл етс  одиночный импульс фиг.2 Теперь на короткое врем  включаетс  элемент И 13, что приводит к кратковременному включению блока 20 выборки (фиг. 2д) и разр дного ключа. 18. Элемент И 12 в это врем  остаетс  выключенным.

Сигнал с первого входа блока 20 выборки поступает в блок 21 пам ти (фиг.2), где запоминаетс  его амплитуда . Элемент 9 задержки и формирбватель 14 одиночных импульсов с помощью блока 20 обеспечивают выборку дл  запоминани  амплитуды бестоковой посылки в момент времени, когда амплтуда бестоковой посылки уже установилась . Выборка оп ть осуществл етс  на временном интервале, менее всего подверженном вли нию помех (как и , выборка осуществл етс  в средней части элементарной посылки (бестоковой ), в течение времени, значительно меньшем длительности элементарной посылки). Кратковременно включившийс  разр дный ключ 18 сбрасывае аналоговую информацию в блоке 1-7 пам ти . Дл  исключени  неустойчивой работы переключател  разр дный ключ 18 должен .осуществл ть не полный сброс аналоговой информации в,блоке

17 пам ти ,а только часть fE( фиг. 2е). Так как в момент сброса информации в блоке 17, ВЕлхоц блока 17 некоторое врем  еще остаетс  подключенным через .блок 16 к входу линейного усилител  19, необходимо, чтобы уменьшенный в результате сбрюса ток- в цепи коллектора линейного усилител , определ ющий порог переключени  ключа 1, не привел к снижению уровн  ргистрации переключател  ниже максимально допустимой амплитуды бестоковой посылки. Регулировка объема сброса информации в блоке 17 пам ти с помощью разр дного ключа 18 может осуществл тьс , например, путем изменени  внутреннего сопротивлени  разр дного ключа 18.

После окончани  выборки амплитуды бестоковой посылки на выходе блока 21 пам ти фиг. 2т) устанавливаетс  амплитуда напр жени , пропорциональна  амплитуде бестоковой посылк и поступает на третий вход блока 16 выборки. Однако в этот момент времени на первом (управл ющем) входе блока 16 еще присутствует высокий уровень напр жени  и исключает подачу напр жени  с выхода блока 21 пам ти на вход линейного усилител  19 (в этот момент на вход линейного усилител  19 продолжает поступать напр жение с выхода блока 17 па .м ти).

На вход линейного усилител  19 напр жение с выхода блока 21 пам ти начинает поступать тогда, когда на первом (управл ющем)входе блока 16 выборки по витс  низкий уровень напр жени , т.е. чере.з врем ,, определ емое злеиентс л 15 задержки элемент 15 задержки в случае исключает ложное срабатывание переключател  в интервала времени между окончанием выборки амплитуды бестоковой посылки и началом фронта нарастани  сигнала от кратковременных импульсных помех).

Суммарное врем  задержки элементов 9 и 15 задержки в этом случае не должно превышать длительности регистрируемой элементарной бестоковой посылки.

После поступлени  напр жени  с выхода блока 21 пам ти на вход линейного усилител  19 уменьшаетс  ток коллекторной цепи усилител  (фиг. 2и), а соответственно, уменьшаетс  ток и через светодиод 7, в результате чего в переключателе устанавливаетс  первый уровень регистрчции , значение которого пропорционально амплитуде бестоковой посылки входного сигнала и всегда больше этой амплитуды на заданную величину. При этом состо ние переключател  не измен етс  (на выходе 23 высокий уровень напр же0 ни  (фиг.2К), так как в это врем  амплитуда входного сигнала (бестоковой посылки) меньше, чем вновь установившийс  уровень регистрации .

5

Выбором рабочей точки линейного усилител  19 можно обеспечить при любых амплитудах бесТоковых посылок положение первого уровн  регистрации в самом начале фронта нараста0 ни .

При поступлении на вход переключател  вновь токовой посылки и при достижении ее амплитуды первого (нижнего уровн  регистрации, расположенного в самом начале фронта

5 нарастани , на выходе 23 переключател  вновь по вл етс  низкий уровень Тшпр жени . В дальнейшем в переключателе происход т процессы, аналогичные описанным.

0

Таким образом, в предлагаемом двухуровневом оптоэлектронном переключателе в отличие от прототипа каждый И.З уровней регистрации устанавливаютс  автоматически в зависи5 мости от амплитуд соответствующих посылок (токовой и бестоковой и располагаютс  в начале соответствующих фронтов принимаемого сигнала (фронте нарастани  и фронте спада).

0

Использование двухуровневого оптоэлектронного переключател  в качестве входного устройства в приемниках электронных телеграфных аппаратов, работающих совместно с автоматичес5 кими телеграфными станци ми, в переходных телеграфных устройствах позволит обеспечить высокую точность регистрации длительности сигналов, передаваемых по каналам св зи с переменными параметрами, упростить наст0 ройку в процессе эксплуатации и повысить надежность функционировани  телеграфных приемников, работающих на коммутируемых лини х св зи, а также на лини х св зи с утечкой,

5 f.e. На длинных физических лини х.

Claims (1)

1. ДВУХУРОВНЕВ!® ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ по авт. св.

   » 951706, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки в процессе эксплуатации и повьаиения надежности переключателя,в него дополнительно введены блок памяти, разрядный ключ, блок выборки, первый* вход которого объединен с первым входом первого блока выборки, второй вход подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дополнительного блока памяти, выход которого подключен к третьему входу второго блока выборки, при этом выходы дополнительного разрядного ключа соединены с вторым и третьим входами дополнительного блока памяти, а вход дополнительного ключа подключен к выходу первого элемента И.