Преобразователь напряжения во временной интервал Советский патент 1986 года по МПК G01M17/02 

f

1229955

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения напряжения и других физических величин, а также координаты светового луча.

Целью изобретения является повышение точности преобразования, по- Т ехозащищенности . и упрощение устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит дефлектор 1, источник 2 опорного напряжения, управляемый ключ 3, светодиоды 4-4 фотодиоды и 5,-5||,, формирователь 6 временных интервалов, пели-. тель 7 частоты, генератор 8 импульсов, инвертор 9, элемент 10 задержки, источники 11 и 1Ц света.

Устройство работает следующим образом.

Дефлектор 1 преобразует входное напряжение U в перемещение светового луча по фотодиодам 5 , опти-

«

ческие входы которых соединены с оптическим выходом дефлектора 1.

Управляемый ключ 3 размьпсается на время действия импульса от делителя 7 частоты, на вход которого поступают импульсы с выхода генератора 8 импульсов.По окончании импульса управляемый ключ 3 замыкается, подавая напряжение на аноде.1 светодиодов 4,-4. При этом загорается только тот свето диод 4j, в цепи которого находится освещенный фотодиод 5;.

Возбудившийся светодиод 4, за счет оптической связи освещает фотодиод 5; в последующей паре.Яркость свечения светодиода 4 недостаточна для открывания освещаемого им фотодиодадиода

5

II

14

Суммарная яркость свето- источника 11 или

4 и источника 11 или 112 света обеспечивает открывание освещаемого ими фотодиода 5; .

Таким образом, фотодиод 5- открывается только в том случае, если он одновременно освещен излучением светодиода 4; и излучением соответствующего источника 111 или 1 2 света, так как яркость свечения одного светодиода.4j недостаточна для открывания фотодиода 5. , а суммарная яркость светодиода 4 и источника 1I, или I1 обеспечивает открывание фотодиода. Яркость излучения каждого источника 11 и 11г света также недостаточна для открывания освещаемых ими фотодиодов 5 ,

0

5

Так что каждый из фотодиодов 5 открывается только в том случае, коi да он одновременно освещается соответствующим светодиодом 4 и одним

из источников 11| или llj.

Работой источников 1Ц и 11 управляет генератор 8 импульсов, вырабатывающий прямоугольные импульсы, скважность которых равна двум.

Источник 11 света излучает световой импульс в то время, когда на его вход поступает импульс от генератора 8. В это время инвертор 9 подает на вход источника 1 Ц све5 та низкое напряжение, что предотвращает излучение света источником llj. Во время паузы между импульсами генератора 8 излучает источник И света, на который поступает импульс

0 с выхода инвертора 9, а источник

11, не излучает. I

Элемент 10 задержки служит для выравнивания задержек поступления

5 импульсов на источники 11 и П света,.что предотвращает одновременное излучение света эти14и источниками. Задержка элемента. 10 равна задержке инвертора 9.

Q Таким образом, источники 11, ,и 112 света поочередно дают световые импульсы одинаковой длительности, равной длительности импульса генератора 8.

Когда фотодиод 5. , подключенный к катоду следующего светодиода 4; , оказывается освещенным излучением предыдущего светодиода 4 и излучением соответствукмцего источника 11 или П 2, он открывается, При этом возбуждается светодиод

4;., , в цепи которого находится 141 If

данный фотодиод 5

0

5

1+«

Процесс последовательного срабатывания фотодиодов 5 и светодио- дов 4 продолжается до тех пор, пока не загорится последний светодиод 4,, который подает сигнал на оптический вход формирователя 6 временных интервалов. Причем каждый следующий светодиод 4 не возбуждается до тех пор, пока на оптический вход фотодиода 5, включенного в его цепь, не поступает вместе с излучением предьщущего светодиода 4 световой импульс от соответствующего источника llj или 11 света.

Таким образом, процесс последовательного срабатывания фото- и

светодиодов оказывается синхронизированным импульсами генератора 8, т.е. каждая ячейка, состоящая из светодиода и подключеншох к его катоду двух соединенных параллель- но фотодиодов, срабатывает в течени одного и того же времени, равного длительности импульса генератора 8, а следующая ячейка не может срабатывать до окончания этого интервала времени.

При поступлении на оптический вход формирователя 6 временных инте валов сигнала с оптического выхода последнего светодиода 4н-он форми- рует задний фронт временного интервала t, передний фронт которого формируется импульсом от делителя 7 частоты. Для получения импульсов, форйирунидих передний фронт временно- го интервала t,, используются импулсы генератора 8, которые поступают на вход делителя 7 частоты.

Длительность ty формируемого временного интервала определяется суммарным временем срабатывания ячеек, состоящих из свето- и фотодиодов . Так ка процесс срабатьша- кия ячеек синхронизирован импульсами генератора 8, т.е. за время импуль- са генератора 8 срабатывает только одна ячейка, то

,(1)

где п - число сработавших ячеек;

Tj - длительность импульса генератора 8.

Для того, чтобы за время импульса каждая ячейка успевала сработатьj длительность Т„ импульсов должна удовлетворять условию:

.(2)

гдесуцд, - максимальное время срабатывания ячейки.

Так как скважность импульса генератора 8 равна двум, то для периода Т следования импульсов получается соотношение

,. (3)

Формула изобретения

Преобразователь напряжения во

временной интервал, содержащий источ

j ю

15 20

5 -

5

0

5

НИК опорного напряжения, управляемый ключ, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, п светодиодов, аноды которых соединены с выходом управ- ляемого ключа, п пар параллельно и согласно соединенных фотодиодов, катод i-ro светодиода соединен с катодами i-й пары фотодиодов, оптический дефлектор, входы которого соединены с входгшми шинами, а оптический выход оптически соединен с оптическим входом первого да i-й-пары фотодиодов, делитель частоты, генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, формирователь временных интервалов, выход которого является выходной шиной, первый вход объеДи-ч нен с управляющим входом управляемого ключа и соединен с выходом делителя частоты, а второй вход формирователя временных интервалов оптически соединен с оптическим выходом п-го светодиода, оптический выход каждого i-ro светодиода оптически соединен с оптическим входом второго фотодиода i+1-й пары фотодиодов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, помехозащищенности и упрощения устройства, в него введены первый и второй источники света, инвертор и элемент задержки, входы инвертора и элементы задержки объединены и соединены с 1ыходом генератора импульсов, вход первого источника света соединен с выходом элемента задержки, а вход второго источника света с выходом инвертора, при этом оптический выход первого источника света оптически соединен с оптическими входами вторых фотодиодов четных пар фотодиодов, а оптический выход второго источника света оптически соединен с оптическими входами вторых фотодиодов не- четных пар фотодиодов, причем аноды фотодиодов п пар фотодиодов и выходы первого и второго источников света соответственно подключены к шинам нулевого потенциала.

Изобретение относится к измери тельной технике и может использоваться для измерения напряжения и других физических величин, а .т-акжё координаты светового луча. Цель изобре- терния состоит в повьшении точности преобразования, помехозащищенности и упрощении устройства. Устройство содержит оптический дефлектор, источник опорного напряжения, управ- ляемый ключ, « светодиодов, м пар параллельно и согласно соединенных фотодиодов, формирователь временных интервалов, делитель частоты, генератор импульсов, инвертор, элемент задержки и два источника света. Процесс последовательного срабатывания фотодиодов и светодиодов синхронизирован импульсами генератора импульсов, т.е. каждая ячейка, состоящая .из светодиода и подключенных к его катоду двух соединенных параллельно фотодиодов, срабатывает в течение одного и того же времени, равного длительности импульса генератора импульсов, а следующая ячейка не может срабатывать до окончания этого интервала времени. Дпитель- ность формируемого временного интервала определяется суммарным временем срабатывания ячеек. 1 ил. с (Л