Оптоэлектронный одновибратор

 

Использование: электроника, системы автоматического контроля, техническая диагностика , факсимильная техника. Сущность: оптоэлектронный одновибратор содержит логический элемент ИЛИ-НЕ, формирующий каскад на транзисторе по схеме с общим эмиттером, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь. С целью расширения области применения за счет обеспечения получения выходных импульсов, изменяющихся по длительности от установленного значения в процессе взаимодействия монохроматического потока инфракрасного излучения с различными средами, в него введена диодная оптопара с открытым оптическим каналом отражательного типа и резистор, который подсоединен последовательно с излучательным диодом оптопары по прямому току к источнику питания, фотодиод оптопары соединен катодом с конденсатором времязадающей RC-цепи, а анодом - с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ, оптические оси излучательного диода и фотодиода оптопары расположены под углом, при этом взаимосвязь потока монохроматического инфракрасного излучения с контролируемым объектом осуществлена через открытый оптический канал отражательного типа. 1 ил. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ()! ) (я)з Н 03 К 3/284

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сд

00 ) (21) 4740999/21 (22) 27.09,89 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Сибирский технологический институт (72) Ш.Г.Мамедов и В.И.Филиппова (56) Глушко Е„Могилевский Е. Ждущий мультивибратор. Радио, l982, ¹ 6, с.33, (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ОДНОВИБРАТОР (57) Использование: электроника, системы автоматического контроля, техническая диагностика, факсимильная техника. Сущность: оптоэлектронный одновибратор содержит логический элемент ИЛИ-НЕ, формирующий каскад на транзисторе по схеме с общим эмиттером, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь.

С целью расширения области применения за счет обеспечения получения выходных

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах автоматического контроля и технических диагностиках, факсимильной технике, в частности, аппаратных средствах ввода изображения в ЭВМ, а также медицине и биологии.

Известен одновибратор, содержащий логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ первым входом подключенный к шине входных сигналов, а вторым к выходу формирующего каскада на транзисторе, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь, помехозащитный транзистор, соединенный базой через резистор с шиной питания, а коллектором с анодом диода, причем выход логического элемента ИЛИ вЂ” HE соединен с импульсов, изменяющихся по длительности от установленного значения в процессе взаимодействия монохроматического потока инфракрасного излучения с различными средами, в него введена диодная оптопара с открытым оптическим каналом отражательного типа и резистор, который подсоединен последовательно с излучательным диодом оптопары по прямому току к источнику питания, фотодиод оптопары соединен катодом с конденсатором времязадающей

RC-цепи, а анодом — с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ, оптические оси излучательного диода и фотодиода оптопары расположены под углом, при этом взаимосвязь потока монохроматического инфракрасного излучения с контролируемым обьектом осуществлена через открытый оптический канал отражательного типа. 1 ил.

1 катодом того же диода, а эмиттер помехозащитного транзистора — с конденсатором времязадающей RC-цепи. (Известен также одновибратор содержащий элемент ИЛИ вЂ” НЕ в цепях пуска и обратной связи, формирующий каскад на транзисторе, в цепи базы которого включены времязадающая RC-цепь, помехозащитный транзистор, соединенный базой через резистор с шиной питания, коллектором через диод с конденсатором времязадающей

RC-цепи, а эмиттером с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ. В данный одновибратор введен транзистор, соединенный коллектором с шиной питания, базой с базой помехозащитного транзистора, а эмит1762389 формирующий каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь, а коллектор соединен с выходной шиной и другим входом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, конденсатор RC-цепи соединен через резистор с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, введены диодная

onòoïàðà с открытым оптическим каналом отражательного типа и резистор, который подсоединен последовательно с излучательным диодом оптопары по прямому току к источнику питания, фотодиод оптопары соединен катодом с конденсатором времязадающей RC-цепи, а анодом — с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, оптические оси излучательного диода и фотодиода оптопары расположены под углом, при этом тером с точкой соединения диода и конденсатора времязадающей RC-цепи.

Недостатком таких одновибраторов является невозможность управлять длительностью выходных импульсов. Длительность выходных импульсов жестко зависит от номиналов времязадающей RC-цепи. Подбор номиналов RC-цепи для получения требуемой длительности выходных импульсов является сложным процессом, в результате этого область применения указанных одновибраторов ограничивается.

Наиболее близким техническим решением Bbl бран ным в качестве прототипа является ждущий мультивибратор (одновибратор), содержащий логический элемент выполняющий функции ИЛИ-НЕ в цепях пуска и обратной связи, формирующий каскад на транзисторе, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь, состоящая из последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов и конденсатора, который соединен с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ.

Недостатком указанного одновибратора является следующее, Для управления длительностью выходных импульсов данного одновибратора во времязадающей RCцепи используется переменный резистор, Функциональные возможности схемы ограничены и зависят от типа применяемого переменного резистора, При вращении подвижной системы переменного резистора отклонение длительности выходных импульсов от заданной величины может иметь скачкообразный характер, в результате чего нарушается плавность управления, Причиной указанных отклонений может стать неоднородность и дефекты проводящего элемента, а также подвижного контакта, Кроме того, во времязадающей RC-цепи одновибратора замена переменного резистора бесконтактным элементом, т.е, полупроводниковым нелинейным элементом приводит к нелинейному изменению длительности выходных импульсов, Вышеизложенные недостатки ограничивают область применения одновибратора.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения получения выходных импульсов изменяющихся по длительности от установленного значения в процессе взаимодействия монохроматического потока инфракрасного излучения с различными средами, Для достижения указанной цепи в опто5

15 взаимосвязь потока монохроматического инфракрасного излучения с контролируемым объектом осуществлена через открытый оптический канал отражательного типа.

На чертеже представлена блок-схема оптоэлектронного одновибратора.

Предлагаемый оптоэлектронный одновибратор содержит шину запуска 1, логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 2, цепь обратной связи 3, формирующий каскад 4, времязадающую RC-цепь 5, цепь фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 6, цепь излучательного диода

30 оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 7, выходную шину 8, контролируемый объект КО, причем шина запуска 1 является первым входом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 2, а второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ 2 является цепью обратной связи 3, соединенной с выходной шиной 8 формирующего каскада 4, состоящего из резистора и транзистора включенного по схеме с общим эмиттером. база которого соединена с общей точкой времязадающей RC-цепи 5. Резистор RCцепи 5 подключен к шине питания. а конденсатор к цепи фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражатель. ного типа 6, причем фотодиод оптопары соединен параллельно с резистором, като

45 фотодиода соединен с конденсатором RC-це50

55 пи, а анод с выходом логического элемента

ИЛ И- Н Е 2. Источником монохроматического потока инфракрасного излучения является изRó÷àтельный диод оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 7 и включен через резистор источнику питания по прямому току. Выходом оптоэлектронного одновибратора явля. ется выходная шина 8 формирующегс электронный одновибратор, содержащий логический элемент ИЛИ вЂ” HE, один из вхо- каскада 4. Управление длительностью вы. дов которого соединен с шиной запуска, ходных импульсов оптоэлектронного одно.

1762389 вибратора производится во взаимосвязи излучательного диода и фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа при помощи падающего и отраженного потока инфракрасного излучения от контролируемого объекта (КО).

Оптоэлектронный одновибратор работает следующим образом.

В исходном состоянии на шине запуска

1 логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 2 отсутствует положительный запускающий импульс, транзистор формирующего каскада 4 открыт током протекающим через резистор времязадающей RC-цепи 5.и низкий уровень с выходной шины 8 поступает через цепь обратной связи 3 на логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 2. Таким образом, на обоих входах логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 2 присутствует низкий уровень, а на выходе— высокий уровень. Высокий уровень по прямой проводимости фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 6 поступает на обкладку конденсатора времязадающей RC-цепи 5, а на другую обкладку с общей шины через базуэмиттер открытого транзистора формирующего каскада 4 поступает низкий уровень, Следовательно, конденсатор времязадающей RC-цепи 5 заряжен со стороны цепи фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 6 положительным зарядом, а со стороны формирующего каскада 4 — отрицательным зарядом. В момент поступления через шину запуска 1 на логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 2 кратковременного положительного импульса на его выходе высокий уровень резко меняется на низкий уровень и начинается процесс разряда конденсатора времязадающей RC-цепи 5, Обкладка конденсатора с положительным зарядом разряжается через обратную проводимость фотодиода оптопары, а также параллельно подключенному к нему резистору и через логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 2 на общую шину.

Учитывая включение транзистора формирующего каскада 4 по схеме с общим эмиттером, в момент разряда конденсатора времязадающей RC-цепи 5 база относительно эмиттера становится отрицательной и транзистор запирается, поэтому цепь разряда отрицательно заряженной обкладки конденсатора проходит через резистор времязадающей RC-цепи 5 к источнику питания. Далее низкий уровень выходной шины

8 резко меняется на высокий уровень, последний через цепь обратной связи 3 поступает на логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 2, на выходе которого поддерживается нулевой уровень до конца разряда конденсатора

55 времязадающей RC-цепи 5, В момент, когда уровень перезаряда на обкладках конденсатора достигнет уровня отпирания транзистора формирующего каскада 4, транзистор открывается и на выходной шине 8 высокий уровень резко падает до низкого уровня.

Таким образом, завершается формирование длительности выходного импульса и снова начинается процесс заряда конденсатора времязадающей RC-цепи 5. Процесс заряда конденсатора проходит по прямой проводимости фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа, внутреннее сопротивление которого исчисляется в омах, и эта величина не влияет на время восстановления заряда, В процессе же разряда конденсатора ток разряда, протекая через резистор в цепи фотодиода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 6, образует на последнем обратное напряжение смещения, которое устанавливает начальную величину внутреннего сопротивления обратной проводимости. А в цепи излучательного диода оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 7 протекает постоянный ток, который обеспечивает стабильную величину монохроматического потока падающего инфракрасного излучения с конструктивно предусмотренным углом к контролируемому объекту (KO).

При отсутствии контролируемого объекта на фотодиод оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа 6 отраженный поток инфракрасного излучения не поступает и внутреннее сопротивление обратной проводимости фотодиода оптопары не изменяется. Если на шине запуска 1 есть запускающие импульсы с определенной частотой следования, то на выходной шине 8 длительность выходных импульсов имеет минимальное значение с той же частотой. Далее, рабочую поверхность диодной оптопары с открытым оптическим каналом отражательного типа приложить к контролируемому объекту, при этом происходит взаимодействие инфракрасного излучения с последним 6 и результат отраженного потока ИК излучения через открытый оптический канал отражательного типа попадает на фотодиод оптопары. Это приводит к изменению внутреннего сопротивления обратной проводимости фотодиода оптопары.

При этом в цепи база-эмиттер транзистора формирующего каскада 4 изменяется уровень напряжения разряда по времени. В соответствии с этим на выходной шине 8 оптоэлектронного одновибратора длительность выходных импульсов от установленного значения меняется, Таким образом, на

1762389

Составитель Ш,Мамедов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т,Палий

Редактор

Заказ 3264 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 выходе оптоэлектронного одновибратора могут формироваться импульсы с длительностью от долей микросекунды до сотен миллисекунд, в зависимости от состава и свойства материала контролируемого объекта (КО), Формула изобретения

Оптоэлектронный одновибратор, содержащий логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ, один из входов которого соединен с шиной запуска, формирующий каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, в цепи базы которого включена времязадающая RC-цепь, а коллектор соединен с выходной шиной и другим входом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, конденсатор RC-цепи соединен через резистор с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения получения выходных импульсов.изменяющихся по длительности от установленного значения в процессе взаимодействия монохроматического по5 тока инфракрасного излучения с различными средами, в него введены диодная оптопара с открытым оптическим каналом отражательного типа и резистор, который подсоединен последовательно с излуча10 тельным диодом оптопары по прямому току к источнику питания, фотодиод оптопары соединен катодом с конденсатором воемязадающей RC-цепи, а анодом — с выходом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, оптические

15 оси излучательного диода и фотодиода оптопары расположены под углом, при этом взаимосвязь потока монохроматического инфракрасного излучения с контролируемым объектом осуществлена через откры20 тый оптический канал отражательного типа.