Фотодатчик Советский патент 1984 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к устройствам для регистрации изменения освещенности и может найти применен в автоматике, в частности в пневмотранспортных установках, для регистрацйи пролета капсул. Известен фотодатчик для регистра ции пролета капсул, содержащий фото диод, один вьшод которого соединен через резистор с входом усилителя 1 . Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, для которой характерны ложные сраба тьшания, т.е. появление сигнала на выходе при затемнении фотопрнемника посторонним объектом (помехой), и отсутствие сигнализации о снижении освещенности. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотодатчик, содержащий фотоприемник подключенный к входу порогового устройства и обкладке конденсатора, причем выход порогового устройства является первым выходом фотодатчика 2 . Недостатками известного устройств являются низкая помехоустойчивость отсутствие сигнализации об уменьшеНИИ освещенности, которое приводит к внезапным отказам. Цель изобретения - увеличение по мехоустойчивости и надежности фотодатчика путем сигнализации об умень шении освещенности. Указанная цель достигается тем, что в фотодатчик, содержащий фотоприемник, подключенный к входу порогового устройства и обкладке конден;сатора, причем выход порогового устройства является первым выходом фото Сдатчика, введены устройство запрета устройство задержки и дополнительное пороговое устройство, вход кото рого соединен с выходом фотоприемника, а выход - с вторым входом устрой ства запрета, первый вход которого соединен с выходом устройства задержки, вход которого соединен с выходом первого порогового устройства причем выход устройства запрета явля втся вторым выходом фотодатчика. При этом устройство запрета выполнено на 33 -триггере, резисторе и конденсаторе, причем С -вх;од триггег ра является первым входом устройства запрета, Г -вход - вторым выходом фотодатчика, а прямой выход триггера через резистор соединен с R -входом и конденсатором. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого фотодатчика; на фиг. 2 - эпюры электрических сигналов в различных точках устройства. Фотодатчик содержит фотоприемник 1, вьшод которого соединен с конденсатором 2 и входами пороговых устройств 3 и 4, выход устройства 3 соединен с первым выходом 5 фото датчика и входом устройства 6 задержки, выход которого подключен к первому входу устройства 7 запрета, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства 4, а выход устройства 7 запрета соединен с вторым выходом 8 фотодатчика. . Устройство запрета выполнено на ,1)-триггере 9, резисторе 10 и конденсаторе 11, причем С -вход триггера 9 является первым входом устройства 7 запрета, D -вход - вторым входом устройства 7 запрета, инверсный выход - вторым выходом фотодатчика, а прямой выход триггера 9 через ре- : зистор 10 соединен с R -входом и конденсатором 1 Г. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (фиг.2) фотоприемник 1 освещен и его ток 1;, максимальный. При затемнении фотоприемника объектом, ток фотоприемника резко падает. Напряжение на конденсаторе 2 падает постепенно вследствие его разряда через входные цепи пороговых устройств 3 и 4. При постепенном уменьщении напряжения Ug. на входах пороговых устройств последние срабатывают, причем уровни порогов и„орого и 4 выбирают таким образом, устройство 4 срабатывает раньше, чем устройство 3. После прохождения объекта освещенность фотоприемника 1 и ток через него восстанавливают прежние уровни, но напряжение на входах пороговых устройств 3 и 4 возрастает постепенно вследствие линейного заряда конденсатора 2 стабильным током фотоприемника 1. Стабильность тока -. следствие высокого выходного сопротивления фотоприемника 1, характерное го для всех типов фотоприемннков. По мере роста напряжения пороговые устг 3, ройства 3 и 4 принимают исходные состояния, причем устройство 3 раньше, чем устройство 4. На выходах пороговых устройств 3 и 4 возникают импульсы напряжения и ив(,|х4 Импульсы с выхода устройства 4 поступают на D -вход триггера 9, а с выхода устройства 3 - на первый выход 5 фотодатчика (выходную шину) и на вход устройства 6 задержки. С выхода устройства 6 задержки задержанный инвертированный импульс и gbix 6 поступает на С -вход триггера 9. Исходное состояние триггера 9 - нулевое. Величину задержки t эадер, выбирают таким образом, что задний фронт задержанного импульса приходит на С -вход триггера 9. после окончания импульса на Б -входе. Таким образом, триггер не изменяет своего состояния, и на выходе 8 импульс g не возникает. При воздействии на фотоприемник помех импульс тока имеет либо небольшую длительность, но большую амплитуду, либо, наоборот, большую длительность, но небольшую амплитуду В этих случаях импульсы на выходах фотодатчика не возникают (фиг.2) вследствие интегрирования тока фотоприемника на конденсаторе или вслед ствие недостаточной амплитуды. Напр жение на входах пороговых устройств 3 и 4 в этом случае не достигает порогов и не вызывает срабатывания ,устройств 3 и 4. Уменьшение исходной освещенности фотоприемника 1 под действием каких-либо факторов, например вследст вие загрязнения фотодатчика, уменьшает начальный ток. При затемнении фотоприемника 1 объектом работа фотодатчика происходит аналогично опи санной. Отличие возникает после про хождения объекта, так как начальный ток фотоприемника становится меньше длительность заднего фронта импульса на конденсаторе 2 возрастает ибо она пропорциональна току заряда конденсатора. Увеличение длительнос ти заднего фронта импульса на входах пороговых устройств 3 и 4 пр водит к увеличению длительности импульсов на их выходах, причем на выходе устройства 4 в большей степени, чем на выходе устройства 3. Так как время задержки устройства 6 54 остается постоянным, то к моменту прихода на С -вход триггера 9 заднего фронта инвертированного задержанного импульса с выхода устройства 6, на D -входе импульс еще присутствует и триггер изменяет свое состояние на единичное. На выходе 8 возникает перепад напряжения, свидетельствующий об уменьшении освещенности. Через некоторое время, определяемое величиной сопротивления резистора и емкостью конденсатора 11, триггер принимает исходное состояние. Применение в качестве устройства запрета)-триггера вызвано тем, что в известных схемах запрета импульс большей длительности запрещает прохождение импульсов равной или меньшей длительности. Предлагаемая схема запрета позволяет запретить прохождение импульса большей длительности импульсом меньшей длительности. Одновременно схема запрета формирует выходной импульс необходимой длительности с помощью RC-цепи. Кроме того, при нормальной освещенности пересечение луча света помехой может вызвать срабатывание порого вого устройства 4 и не вызвать срабатывание порогового устройства 3. Устройство запрета на) -триггере в отличие от известных схем запрета игнорирует импульс на втором входе устройства запрета импульс не возникает. Величину порога срабатьшания порогового устройства 4 выбирают таким образом, что при уменьшении освещенности импульс на выходе 8 возникает раньше,чем возникают срабатьшания фотодатчика, вызываемые помехами. Изобретение в пневмотранспортных установках ползволяет существенно повысить эксплуатационную надежность установок и поднять их производительность вследствие сокращения в несколько раз числа сбоев и отказов фотодатчиков, приводящих к простою установок, связанному, с устранением причин сбоев и отказов. Степень полезного использования установок повышается также в связи с введением сигнализации о загрязнении фотодатчика, в результате чего периодические профилактические работы можно производить по мере необходимости.

Исмдная осбещенность

Поиитенная освещенность

1. ФОТОДАТЧИК, содержащий .фотоприемник, подключенный к входу порогового устройства и обкладке .конденсатора, причем выход порогового устройства является первым выходом фотодатчика, отличающийс я тем,что, с целью увеличения его помехоустойчивости и надежности путем сигнализации об уменьшении освещенности, в него введены устройство запрета, устройство задержки и дополнительное пороговое устройство, вхоД которого соединен с выходом фотоприемника, а выход - с вторым входом устройства запрета, первый вход которого соединен с выходом устройства задержки, вход которого соединен с выходом первого порогового устройства j причем выход устройства запрета является вторым выходом фотодатчика. 2. Фотодатчик по п.1,о т л и чающийся тем, что устройство запрета выполнено на D -триггере, резисторе и конденсаторе, причем С-вход триггера является первым вхо3 дом устройства запрета, D -вход - вторым входом устройства запрета, ийверсный выход - вторым выходом фотодатчика, а прямой выход триггера через резистор соединен с R -входом и конденсатором. п

Фиг.2