Функциональный преобразователь время-импульсного типа

 

1п164032Ф

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сонналнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.76 (21) 2374816/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (51) М. Кл.

6 06G 9/00

Государственный камнтет (53) УДК 681.335 (088.8) ll0 делам наобретеннй н открытий (72) Автор изобретения

О. И. Левченко

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОГО ТИПА

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известны функциональные преобразователи, содержащие катушку индуктивности, резисторы, диод, транзистор и два источни- 5 ка питания (1).

Недостатками известных устройств являются наличие двух источников питания, большие габариты из-за использования транзистора, а также невысокая точность 10 преобразования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь время-импульсного типа, содержащий генератор периодически 15 изменяющегося напряжения, схему сравнения и триггер (2, .

Недостатком известного преобразователя является низкая экономичность и большое количество используемых элементов. 20

Целью изобретения является сокращение габаритов и повышение энергетической экономичности.

Для этого в преобразователь введен оп тический модулятор, выполненный в виде 25 расположенных последовательно на оптической оси источника света, пластины из электрохромного материала (например, МоОз, %0а), помещенной между обкладками конденсатора, причем одна из его обкладок 30 изолирована от пластины диэлектрической прокладкой, и фотоприемника, при этом одна из обкладок конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, другая подключена ко входу преобразователя и к выходу генератора периодически изменяющегося напряжения.

На фпг. 1 изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2, 3 — графики, поясняющие принципы работы преобразователя.

Функциональный преобразователь состоит из генератора периодически изменяющегося напряжения 1, источника света 2, фотоприемника 3, пластины из электрохромного материала 4, помещенной между обкладками 5 конденсатора, и диэлектрической прокладки 6. Обкладки 5 подключены к генератору 1, а элементы 2 — 4расположены на одной оптической оси. Источник света и фотоприемник могут быть любого типа.

На фиг. 1 показаны светодиод и фотодиод.

Изобретение основано на электрохромном эффекте. Данный эффект представляет собой изменение оптической плотности (окраски) твердого тела под воздействием электрического поля. Если к элементу, состоящему из электрохромного материала и электродов, один из которых отделен от электрохромного материала диэлектриче640329

)О

15 (1 с+ вх

2 1, Um

25 (2) 30

55

65

3 ской прослойкой, приложить электрическое напряжение, причем неизолированный электрод будет под отрицательным потенциалом, то электроны из него инжектируются в электрохромный материал и производят его окрашивание. Визуально это проявляется в том, что элемент прозрачный в исходном состоянии становится непрозрачным после приложения электрического поля.

При перемене полярности прило>кенного напряжения электрод, который был отрицательным («катодом»), становится поло>кительным («анодом») и электроны обратно

«втягиваются» в него. Это проявляется как обесцвечивание материала. При этом процесс окрашивания и обесцвечивания происходит скачком, когда напряжение достигает некоторой пороговой величины Uo. Диэлектрическая прослойка препятствует инжекции электронов из другого электрода, обеспечивая таким образом его пассивную роль.

Пороговый характер процесса окрашивания и обесцвечивания и зависимость его от полярности приложенного поля приводят к тому, что зависимость света, прошедшего через электрохромный элемент, от приложенного к нему переменного напряжения имеет вид петли гистерезиса.

На фиг. 2 показана электрооптическая петля гистерезиса электрохромного элемента. Если к элементу прикладывается переменное напряжение, например, пилообразное, то при пересечении фронта пилообразного напряжения с уровнем порогового напряжения +Уо (точка а на фиг. 2) элемент переходит в состояние пропускания света, которое продолжается вплоть до точки б, где пилообразное напряжение достигает уровня порогового напряжения — Up, и элемент переходит в состояние, при котором он не пропускает свет. Это состояние продолжается до точки в, где напряжение опять достигает величины + Uo, и цикл повторяется. Таким образом, непрерывный поток света, проходя через электрохромный элемент, преобразуется в импульсы света

1„, имеющие некоторую длительность

Если к элементу, кроме пилообразного напряжения, прикладывать и аналоговое напряжение U,x, то это приведет к смещению петли гистерезиса вдоль оси электрическоr0 поля. Результатом этого является смещение точек пересечения уровней пороговых напряжений с пилообразным напряжением. На фиг. 2 штриховой линией показана смещенная петля гистерезиса, полученная в результате приложения к электрохромному элементу напряжения U, Как видно из фиг. 2, точки а и б являются новыми точками пересечения пороговых напряжений с пилообразным, причем если точка а не именила своего положения во времени относительно точки а, то точка

o наступит несколько ранее точки б.

Таким образом, очевидно, что длительность импульса света, прошедшего через электрохромный элемент, уменьшится до некоторой величины t .

Прикладывая к кристаллу напря>кение

U,„M0æ>to изменять длительность импульсов света, прошедших через него, причем зависимость длительности этих импульсов от напря>кения U,, определяется видом переменного напряжения, питающего электрохромный элемент. Так на фиг. 2 видно, что длительность импульса t в случае пилообразного (линейно изменяющегося) напряжения будет изменяться по линейному закону с изменением U,, Эта зависимость может быть представлена соотношением где Т вЂ” период пилообразного напряжения;

U — его амплитудное значение.

Если питающее напряжение будет, например, экспоненциальным, то соотношение между длительностью импульса света t u

U„, ìîæíî представить так: ((1 У,+У,„) где т — постоянная времени экспоненты;

У,„ — амплитудное значение.

Как видно из (2), в этом случае длительность импульсов света изменяется как логарифм напряжения.

Предлагаемый функциональный преобразователь работает следующим образом.

Непрерывный световой поток от источника света 2 проходит через электрохромный материал пластины 4, причем к обкладкам

5 конденсатора приложено напряжение U„ с генератора периодически изменяющегося напряжения 1 и входное (аналоговое) напряжение U,x (фиг. 1).

Проходя через пластину 4, непрерывный световой поток преобразуется в импульсы света 1„, зависимость длительности которых 1 от У„определяется законом изменения (на фиг. 3 показано экспоненциальное

U,). Импульсы света соответствующей длительности попадают на фотоприемник 3, где преобразуются в импульсы тока 1ф, имеющие ту >ке длительность, что и импульсы света. Таким образом, осуществляется функциональное время-импульсное преобразование.

Отсутствие в заявляемом преобразователе ряда транзисторов существенно уменьшает потребляемые токи, т. е. повышает энергетическую экономичность, при этом объект изобретения значительно надежнее и проще в технологическом исполнении. Отсутствие в объекте изобретения дорогостоящих элементов обуславливает и его эконо640329 мическую эффективность. Так в качестве электрохромного материала могут использоваться окислы МоО>, WO3 и др. Эксперименты, проведенные с элементом, состоящим из пленки WO3, диэлектрической прослойки SiO, электродов из $пО, подтвердили наличие у такого элемента гистерезисных электрооптических свойств.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь времяимпульсного типа, содержащий генератор периодически изменяющегося напряжения, отличающийся тем, что, с целью сокращения габаритов и повышения энергетической экономичности, в него введен оптический модулятор, выполненный в виде расположенных последовательно на оптической оси источника света, пластины пз электрохромного материала (например, МоОз, WO>), помещенной между обкладками конденсатора, причем одна из его об5 кладок изолирована от пластины диэлектрической прокладкой, и фотоприемника, при этом одна из обкладок конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, другая подключена ко входу преобразователя

10 и к выходу генератора периодически изменяющегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А. С. Шаталов и др. Функциональные

15 формирователи электрических сигналов, изд. «Энергия», 1974, с. 208, 2. В. Б. Смолов и Е. Л. Угрюмов. Времяимпульсные вычислительные устройства, М., «Энергия», 1967, с. 132.