SU1103354A2 - Оптоэлектронный переключатель - Google Patents

Abstract

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ по авт. св. № 1029411, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол  и надежности функционировани , в него введены дополнительные два фотодиода, транзисторный ключ, делитель тока, элемент И-НЕ, два инвертора , интегрируюший и пороговый элементы, причем первый дополнительный фотодиод оптически подключен к первому светодиоду, анодом соединен с общей шиной, а катодом с выходом дополнительного делител  тока и входом дополнительного транзисторного ключа, второй дополнительный фотодиод оптически подключен ко второму светодиоду , катодом соединен с шиной питани , а анодом - с входом дополнительного делител  тока, выход дополнительного транзисторного ключа через первый дополнительный инвертор соединен с первым входом дополнительного элемента И-НЕ, второй вход которого через второй дополнительный инвертор подключен к выходу второго транзисторного ключа, выход дополнительного элемента И-НЕ соединен с входом интегрируюш ,его элемента, выход которого через пороговый элемент подключен ко второму входу индикатора. (Л

Description

со со сд

4

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах телеграфии дл  приема и регистрации однопол рных импульсов тока.

По основному авт. св. № 1029411 известен оптоэлектронный переключатель, содержащий два светодиода, каждый из которых оптически подключен к трем фотодиодам, три транзисторных ключа, инвертор, два делител  тока, переменный резистор, два элемента задержки, двухвходовой элемент И, трехвходовой элемент И-НЕ , усилитель, индикатор, причем вход первого транзисторного ключа соединен с шиной питани  через первый фотодиод, оптически подключенный к первому светодиоду, а с общей шиной - через второй фотодиод, оптически подключенный ко второму светодиоду, арод которого через переменный резистор соединен с шиной питани , а катод с общей шиной, вход второго транзисторного ключа подключен к выходу первого делител  тока непосредственно , а к общей щине - через третий фотодиод, оптически подключенный ко второму светодиоду, вход первого делител  тока подключен к шине питани  через четвертый фотодиод,, оптически подключенный к первому светодиоду, вход третьего транзисторного ключа подключен к выходу второго делител  тока непосредственно, а к общей шине - через п тый фотодиод, оптически подключенный ко второму светодиоду , вход второго делител  тока подключен к шине питани  через шестой фотодиод, оптически подключенный к первому светодиоду, выход третьего транзисторного ключа подключен к входу инвертора, выход которого через первый элемент задержки соединен с первым входом элемента И, второй вход которого через второй элемент задержки соединен с выходом второго транзисторного ключа и первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу первого транзисторного ключа, третий вход элемента И-НЕ соединен с выходом элемента И, выход элемента И-НЕ через усилитель подключен к первому входу индикатора .

Известный оптоэлектронный переключатель позвол ет регистрировать однопол рные импульсы тока относительно уровн , значение которого может задаватьс  с помощью переменного резистора. При этом в оптоэлектронном переключателе обеспечиваетс  оперативный текущий контроль положени  уровн  регистрации по отношению к допустимым изменени м имплитуды токовых посылок 1.

Известный оптоэлектронный переключатель характеризуетс  недостаточно высокой достоверностью контрол  и надежностью функционировани  при регистрации относительно фиксированного уровн  однопол рных импульсов тока, передаваемых по длинным физическим лини м и цеп м с распределенными параметрами.

Цель изобретени  - повыщение достоверности контрол  и надежности функционировани  оптоэлектронного переключател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в оптоэлектронный переключатель по авт. св.

№ 1029411 введены дополнительные два

фотодиода, транзисторный ключ, делитель

тока, элемент И-НЕ, два инвертора, а также интегрирующий и пороговый элементы, причем первый дополнительный фотодиод оптически подключен к первому светодиоду, анодом соединен с общей шиной, а катодом с выходом дополнительного делител  тока и

входом дополнительного транзисторного ключа, второй дополнительный фотодиод оптически подключен ко второму светодиоду , катодом соединен с щиной питани , а анодом с входом дополнительного делител  тока, выход дополнительного транзистор0 ного ключа через первый дополнительный инвертор соединен с первым входом дополнительного элемента И-НЕ, второй вход которого через второй дополнительный инвертор подключен к выходу второго тран5 зисторного ключа, выход дополнительного элемента И-НЕ соединен с входом интегрирующего элемента, выход которого через пороговый элемент подключен ко второму входу индикатора.

На чертеже представлена электрическа 

0 схема оптоэлектронного переключател .

Оптоэлектронный переключатель содержит первый светодиод 1, анод и катод которого соединены с входом 2 переключател , четвертый, первый и шестой фотодиоды, соответственно, 3,4 и 5, которые оптически

5 подключены к светодиоду 1, а катодами - к шине 6 питани , анод фотодиода 3 соединен с входом первого делител  7 тока, выход которого соединен с входом второго транзисторного ключа 8, анод фотодиода 4 соединен с входом первого транзисторного ключа 9, анод фотодиода 5 соединен с второго делител  10 тока, выход которого соединен с входом третьего транзисторного ключа 11, второй светодиод 12, катод которого соединен с общей шиной 13,

5 а анод - через переменный резистор 14 - с шиной 6 питани , второй, третий и п тый фотодиоды, соответственно, 15, 16, и 17, которые оптически подключены к светодиоду 12, анодами - к общей шине 13, катод фотодиода 15 соединен с входом транзис0 торного ключа 9, катод фотодиода 16 соединен с входом транзисторного ключа 8 катод фотодиода 17 соединен с входом транзисторного ключа 11, выход которого соединен с входом инвертора 18, выход которого через первый элемент 19 задержки сое динен с первым входом элемента 20 И, второй вход которого через второй элемент 21 задержки соединен с первым входом элемента 22 И-НЕ и выходом транзисторного

ключа 8, второй вход элемента 22 И-НЕ подключен к выходу транзисторного ключа 9, а третий вход - к выходу элемента 20 И, выход элемента 22 И-НЕ через усилитель 23 соединен с первым входом индикатора 24, первый дополнительный фотодиод 25, который оптически подключен к светодиоду 1, анодом соединен с общей шиной 13, а катодом - с выходом дополнительного делител  26 тока и входом дополнительного транзисторного ключа 27, второй дополнительный фотодиод 28, который оптически подключен к светодиоду 12, катодом соединен с шиной б питани , а анодом - с входом делител  26 тока, выход трензисторного ключа 7 через первый дополнительный инвертор 29 соединен с первым входом дополнительного элемента 30 И-НЕ, второй вход которого через второй дополнительный инвертор 31 подключен к выходу транзисторного ключа 8, выход элемента 30 И-НЕ соединен с входом интегрирующего элемента 32, выход которого через пороговый элемент 33 подключен ко второму входу индикатора 24, выход 34 переключател  соединен с выходом транзисторного ключа 9.

Оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.

При наличии на входе 2 бестоковой посылки однопол рного сигнала и при равенстве ее амплитуды нулю ток через светодиод 1, а. следовательно, и через фотодиоды 3,4,5,25 не протекает, поэтому отсутствуют токи через делители 7 и 10 тока, на входах транзисторных ключей 8,9, 11. Через светодиод 12 протекает ток, определ емый величиной переменного резистора 14. Оптически подключенные к светодиоду 12 фотодиоды 15, 16 и 17 наход тс  в вентильном режиме (генерируют фото-ЭДС) и обеспечивают закрытое состо ние транзисторных ключей 8,9 и 11. Через фотодиод 28, оптически подключенный к светодиоду 12, протекает ток, величина которого определ етс  током через светодиод 12 и коэффициентом передачи тока оптоэлектронной пары светодиод 12-фотодиод 28. Ток фотодиода 28 поступает на вход делител  26 тока, с выхода которого часть тока фотодиода 28 (пропорциональна  коэффициенту делени  делител  26J поступает на вход транзисторного ключа 27, что обеспечивает его открытое состо ние. Закрытое состо ние транзисторных ключей 8,9 и .11 приводит к тому, что на всех трех входах элемента 22 И-НЕ оказываютс  высокие потенциалы. При наличии хот  бы на одном из входов элемента 22 И-НЕ высокого потенциала на его выходе вырабатываетс  низкий потенциал, который через усилитель 23 выключает первый элемент индикатора 24, подключенный к его первому входу.

Открытое состо ние транзисторного ключа 27 приводит к тому, что с выхода инвертора 29 на первый вход элемента 30 И-НЕ

поступает высокий потенциал. На второй вход элемента 30 И-НЕ с выхода инвертора 31 поступает низкий потенциал, так как ключ 8 закрыт. При наличии хот  бы на од5 ном из входов элемента 30 И-НЕ BE icoKoro потенциала на его выходе вырабатываетс  низкий потенциал, который через интегрирующий 32 и пороговый 33 элементы удерживает в выключенном состо нии второй

Q элемент индикатора 24, подключенный к его второму входу, что в данном случае свидетельствует о том, что амплитуда бестоковой посылки не превышает допустимой величины (или равна нулю). Коэффициент делени  делител  26 тока выбираетс  таким, что5 бы порог переключени  транзисторного ключа 27 составл л определенную (допустимую) часть от порога переключени  транзисторного ключа 9 (уровн  регистрации переключател ). Заданное с помощью делител  26 соотношение между, порогами переключени 

0 транзисторных ключей 9 и 27 будет сохран тьс  и при изменении уровн  регистрации переключател  с помощью переменного резистора 14, так как при этом в одинаковой степени измен ютс  пороги переключени 

5 ключей 9 и 27.

При поступлении на вход 2 токовой посылки однопол рного сигнала через светодиод 1 и оптически подключенные к нему фотодиоды 3,4,5,25 начиннает протекать ток.

0При достижении входным током значени , соответствук)щего порогу переключени  транзисторного ключа 27 (когда выходной ток делител  26 начинает полностью шунтироватьс  фотодиодом 25), ключ 27 закрываетс  и на его выходе по вл етс  высокий

5 потенциал, а на первом входе элемента 30 И-НЕ - низкий потенциал. Теперь на обоих входах элемента И-НЕ присутствуют низкие потенциалы, поэтому на его выходе по вл етс  высокий потенциал.

При достижении входным током уровн  регистрации (определ емого резистором 14) срабатывает транзисторный ключ 9 и на его выходе устанавливаетс  низкий потенциал , а Транзисторные ключи 8 и 11 остаютс  выключенными, так как на их входы

поступают только часть тока с выходов делителей 7 и 10. На втором входе элемента 22 И-НЕ по вл етс  низкий потенциал, а на других входах высокий потенциал сохран етс , поэтому на выходе элемента 22 ИНЕ сохран етс  низкий потенциал, и второй

0 элемент индикатора 24 остаетс  выключенным .

При достижении входным током максимального (установившегос ) значени , включаетс  транзисторный ключ 8 и на его вы ходе по вл етс  низкий потенциал, а на втором .входе элемента 30 И-НЕ - высокий потенциал. Это приводит к по влению оп ть низкого потенциала на выходе элемента, 30

И-НЕ. Врем  интегрировани  элемента 32 выбираетс  таким, чтобы изменение вход1ЮГО сигнала от порога переключени  ключа 27 до порога переключени  ключа 8 (длительность фронта нарастани ) не вызывало срабатывани  порогового элемента 33 и не вызывало включени  второго элемента индикатора 24.

Низкий потенциал с выхода транзисторного ключа 8 поступает на первый вход элемента 22 И-НЕ и на второй вход элемента 20 И. Коэффициент делени  делител  10 тока выбираетс  большим, чем коэффициент делени  делител  7 тока, поэтому при максимально допустимом значении входного тока транзисторный ключ 11 остаетс  закрытым и на выходе инвертора 18 сохран етс  низкий потенциал. При одновременном наличии на обоих входах элемента 20 И низких потенциалов на его выходе вырабатываетс  низкий потенциал, который поступает на третий вход элемента 22 И-НЕ. При одновременном наличии на всех трех входах элемента 22 И-НЕ низких потенциалов, на его выходе вырабатываетс  высокий потенциал , который через усилитель 23 включает первый элемент индикатора 24. Включенное состо ние первого элемента индикатора 24 свидетельствует о том, что уровень регистрации входного сигнала соответствует заданному, а амплитуда токовой посылки входного сигнала находитс  в допустимых пределах по отношению к заданному уровню регистрации. Если амплитуда токовой посылки входного сигнала превысит макси .мально допустимое значение (выйдет за пределы пол  допуска по .максимуму), ток на выходе делител  10 тока окажетс  достаточным дл  включени  транзисторного ключа 11, в результате чего с выхода инвертора 18 на первый вход элемента 20 И станет поступать высокий потенциал и поэтому на выходе элемента 20 И окажетс  так- же высокий потенциал, который поступи1 на третий вход элемента 22 И-НЕ. При наличии на одном из входов элемента 22 И-НЕ высокого потенциала на его выходе устанавливаетс  низкий потенциал, что приведет к выключению первого элемента индикатора 24.

При поступлении на вход 2 переключател  бестоковой посылки начинаетс  уменьшение амплитуды токовой посылки и при достижении входным током порога переключени  транзисторного ключа 8, этот ключ выключаетс  и на его выходе по вл етс  высокий потенциал. С этого момента времени на обоих входах элемента 30 И-НЕ по вл ютс  низкие потенциалы, а на его выходе высокий потенциал. Если длительность фронта спада регистрируемого сигнала не превышает времени интегрировани  элемента 32, то входной ток успеет снизитьс  ниже порога переключени  ключа 27 раньше, чем по витс  на входе порогового элемента 33

уровень напр жени , привод щий к включению второго элемента индикатора, поэтому в этом случае второй элемент индикатора 24 остаетс  выключенным.

5Если по окончании работы интегрирующего элемента 32 амплитуда бестоковой посылки будет превышать порог переключени  транзисторного ключа 27, то напр жение на выходе интегрирующего элемента 32

Q превысит пороговое напр жение порогового элемента 33, что приведет к включению второго элемента индикатора 24. Включенное состо ние второго элемента индикатора 24 свидетельствует о том, что амплитуда бестокоцой посылки входного сигнала выш5 ла за пределы допуска (по отношению к заданному Уровню регистрации).

Регулировка уровн  регистрации оптоэлектронного переключател  и контроль его функционировани  в процессе эксплуатации может проводитьс  как в статичес0 ком режиме (посто нный «стоп на входе) так и в динамическом режиме в процессе приема информации.

С целью исключени  кратковременных включений первого элемента индикатора 24

J (ложных включений), когда на вход переключател  поступают импульсы тока с амплитудой токовой посылки, превышающей максимально допустимую по отношению к установленному уровню регистрации, используютс  элемента задержки 19 и 2. Эти эле0 менты обеспечивают задержку подачи управл ющих сигналов на входы элемента 20 И на врем , в течение которого входные импульсы тока с амплитудой токовой посылки, превыщающей максимально допустимую, наход тс  в поле допуска амплитудных вход5 ных сигналов.

Дл  исключени  кратковременных включений второго элемента индикатора 24 на фронтах сигнала (при переходе от бестоковой ; осылки к токовой И нлоборот), когда амплитуда бестоковой посылки находитс  в пределах нормы, используетс  интегрирующий элемент 32 с регулируемым временем интегрировани . Провод  регулировку времени интегрировани  элемента 32 в процессе приема однопол рных сигналов и наход 

5 границу кратковременного включени  второго элемента индикатора 24, можно определить длительность фронтов нарастани  и спада принимаемого сигнала, а, соответветственно , оценить и его характеристические искажени .

0Таким образом, регулировка предлагаемого оптоэлектронного переключател  в процессе эксплуатации сводитс  к изменению сопротивлени  переменного резистора 14 и его фиксации при включенном состо нии первого элемента индикатора 24.

5Кроме того, в предлагаемом оптоэлектронном переключателе в процессе эксплуатации обеспечиваетс  высока  достоверность контрол  и надежность его функционировани , так как индикатор контрол  сигнализирует не только об обрыве линии (отсутствии входного сигнала), об уменьшении или увеличении амплитуды токовой носылки входного сигнала, но и о том, что амплитуда бестоковой посылки вцходит за пределы норм по отношению к установленному уровню регистрации. При этом одновременно осушествл етс  допусковый контроль характеристических искажений регистрируемого сигнала, что позвол ет своевременно принимать меры по исключению искажений длительности зарегистрированных сигналов, и, как следствие, позвол ет,сохран ть высокую исправл ющ.ую способност приемных устройств.

Claims (1)

1. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ по авт. св. № 1029411, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и надежности функционирования, в него введены дополнительные два фотодиода, транзисторный ключ, делитель тока, элемент И-НЕ, два инвертора, интегрирующий и пороговый элементы, причем первый дополнительный фотодиод оптически подключен к первому светодиоду, анодом соединен с общей шиной, а катодом с выходом дополнительного делителя тока и входом дополнительного транзисторного ключа, второй дополнительный фотодиод оптически подключен ко второму светодиоду, катодом соединен с шиной питания, а анодом — с входом дополнительного делителя тока, выход дополнительного транзисторного ключа через первый дополнительный инвертор соединен с первым входом дополнительного элемента И-НЕ, второй вход которого через второй дополнительный инвертор подключен к выходу второго транзисторного ключа, выход дополнительного элемента И-НЕ соединен с входом интегрирующего элемента, выход которого через пороговый элемент подключен ко второму g входу индикатора.

   SU „,.1103354

   I