Оптоэлектронный шкальный индикатор Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электрозмерительной технике.

Цель изобретения - повышение точости индикатора и расширение его ункциональных возможностей путем беспечения одновременного контроля вух сигналов,

На чертеже представлена функциональная схема оптоэлектронного шкального индикатора.

Устройство содержит первьй 1 и второй 2- амплитудно-временные преобразователи, генератор 3 прямоугольных импульсов, инвертор 4, триггер 5 со счетньш входом, первьш 6 и второй 7 элементы 2И-НЕ, п оптронов 8,-8, п+1 светодиодов красного свечения, п-ь1 светодиодов , 10jj-10 зеленого свечения, образующих линейную шкалу, первьп 11 и второй 12 резисторы первую 13 и вторую 14 входные шины и шину 15 питания.

Выход генератора 3 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом - триггера 5, прямой выход которого соединен с вторым входом первого

элемента 2И-НЕ 6, а инверсный - с вторым входом второго элемента

2И-НЕ 7 Первые входы элементов 2И-НЕ 6 и ,7 соединены с вькодом первого амплитудно-временного преобразователя 1, вход которого соединен с первой входной шиной 13. Вход второго амплитудно-временного преобразователя 2 соединен с второй входной шиной 14, а выход - с входом инвертора. 4, Катод каждого .светодиода 9; красного свечения соединен с катодом светодиода зеленого свечения, причем катоды светодиодов 9 и lOj, соединены через второй резистор 12 с общей шиной, а катоды светодиодов 9j и,10; - с анодом светодиода оптрона 8; , , оптический выход этого светодиода соединен с оптическим входом фототиристора этого же оптрона, а катод светодиода оптрона 8j, соединен с анодом фо.торезистора оптрона 8j . Катоды фототиристоров нечетных оптронов 8 соединены с выходом первого элемента

2И-НЕ 6, а катоды фототиристоров четных оптронов 8 - с выходом второго элемента 2И-НЕ 7. Аноды светодиодов 9о-9р соединены с выходом второго амплитудно-временного преобразователя 2, а аноды светодиодов зеленого свечения lOjj-IOvj - с выхо

0

15

20

25

30

5

10

5

0

5

дом инвертора 4. Катод светодиода первого оптрона соединен с выходом первого амплитудно-временного преобразователя 1, а анод этого светодиода через первый резистор 11 - с потной 15 пита ния. Светодиоды красного 9 и зеленого 10 свечения ячейки имеют общий оптический выход.

Устройство работает следующим образом.

Если на входы амплитудно-временных преобразователей 1 и 2 не поступают входш51е сигналы, то на их выходах имеются нулевые напряжения. На вы- .ходе инвертора 4 при этом поддерживается высокий уровень напряжения и горит светодиод 10о зеленого свечения, что говорит об отсутствии сигнала на входной шине 14. Нулевое- напряжение на выходе первого амплитудно-временного преобразователя, поддерживает на выходах элементов 2И-НЕ 6 и 7 высокий уровень напряжения, которое держит светодиоды 9 и 10 и оптроны 8 в запертом состоя-, НИИ. Светодиод первого оптрона 8 при этом горит, так как на его катоде нулевое напряжение, а анод через резистор,12 подключен к шине 15 питания и, освещая фототиристор оптрона 8,,.подготавливает его к срабатыванию.

Если входной сигнал поступает только на вход первого амплитудно- временного преобразователя 1, то он преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов напряжения, длительность которых пропорциональ на величине входного сигнала, а период постоянен. Импульсы генератора 3 вызывают переключения триггера 5 со счетным входом, с выходов которого прямоугольные импульсы длительностью, равной периоду следования импульсов генератора 3, поступают на вторые входы элементов 2И-НЕ 6 и 7„ При поступлении импульса с выхода первого амплитудно-временного преобразователя 1 на первые входы элементов 2И-НЕ 6 и 7 разрешается прохождение на их выходы иг-шульсов с выхода триггера 5. При этом на выходах элементов .6 и 7 поочередно появляются высокий и низкий уровни напряжения, которые подаются на катоды фототиристоров оптронов. Импульсы на выходах элементов 6 и 7

3

противофазны и по длительности равны периоду следования импульсов генератора 3. Когда напряжение низкого уровня поступает на катоды фототиристоров нечетных оптронов, фототиристор оптрона 8|, который подготовлен к срабатыванию излучением светодиода оптрона 8,, открывается и загораются светодиод оптрона 8 и светодиод 10(, подключенный к выходу инвертора 4, на котором поддерживается высокий уровень напряжения. В следующем такте, вследствие прихода на вход триггера 5 импульса от генератора 3, он переключается, и низкий потенциал поступает на катоды фототиристоров четных ячеек. При этом фототиристор оптрона 8;, который подготовлен - к срабатыванию излучением светодиода в предыдущем такте, открывается, что приводит к зажиганию светодиода Ю и светодиода оптрона 8j. Процесс последовательного срабатывания светодиодов и фото резисторов продолжается до тех пор, пока на выходе первого амплитудно- временного преобразователя 1 .присутствует импульс высокого напряжения. Так как процесс срабатывания ячеек, состояшСих из светодиодов и фототиристоров, синхронизирован импульсами генератора 3, т.е. в течение каждого периода следования импульсов срабатывает одна и только одна ячейка, то количество N загоревшихся светодиодов 10, равное количеству сработав- . ших ячеек, определяется выражением

N

где t| - длительность импульса на входе амплитудно-временного преобразователя 1, пропорциональная величине входного сигнала, Т - период следования импульсо

генератора 3,

Период следования Т импульсов переменной длительности амплитудно- временного преобразователя 1 должен быть постоянным и должен удовлетворять следующим условиям: во-первых, Т п Тд, где п - число ячеек индикаторной шкалы, и, во-вторых, период следования Т, должен быть достаточно малым для того, чтобы проявлялась инерционность зрения и

5

42837 4 .

шкала воспринималась в непрерывной сплошной светящейся полоски, т.е. Т 20 мс.

Если на выходе второго амплитуд- 5 но-временного преобразователя присутствует напряжение высокого уровня5 то протекают fe же процессы, но изменяется цвет линейки вследствие того, что теперь загораются свето- 0 диоды 9 красного свечения.

Если входной сигнал присутствует только на входе второго амплитудно- временного преобразователя 2, то нулевое напряжение на выходе первого 5 амплитудно-временного преобразователя 1 поддерживает на выходах эле- ментов 2И-НЕ 6 И 7 высокий уровень напряжения, который поддерживает в запертом состоянии фототиристоры 0 и светодиоды ячеек. При этом поочередно загораются светодиоды 9 и 10, что свидетельствует о наличии входного сигнала на входной шине 14.

Если входные сигналы имеются на входах обоих амплитудно-временных преобразователей 1 и 2, то выходной сигнал первого амплитудно-временного преобразователя вызывает процесс срабатывания ячеек, который описан для случая присутствия сигнала на . входе только первого преобразователя. Каждая ячейка находится во включенном состоянии в течение времени, равного периоду следования импульсов

5 генератора 3. Импульсы на выходе второго амплитудно-временного преобразователя 2 имеют постоянный период следования и длительность, пропорциональную величине входного сигнала

0 преобразователя. В то время когда

на выходе второго амплитудно-временного преобразователя имеется импульс напряжения высокого уровня, светятся светодиоды 9 красного свечения,

входящие в ячейки, фототиристоры оптронов которых открыты.

При наличии на выходе преобразователя 2 нулевого уровня напряжения светятся светодиоды 10 зеленого све0 чения, входящие в ячейки, фототиристоры оптронов которых открыты. При этом в зависимости от величины вход- ного сигнала, изменяющего скважность импульсов на выходе второго ампли5 тудно-временного преобразователя,

изменяется цвет шкалы, так как изменяется соотношение красного и зеленого цветов которые суммируются

0

на общем оптическом выходе светодио- до.в 9 и 10 каждой ячейки. Для того, чтобы за время пребывания ячейки в открытом состоянии светодиоды 9 и 10 успевали переключаться, период следования импульсов генератора 3 и период следований импульсов а.мпли- тудно-временного преобразователя 2 должны удовлетворять соотношению

Т, ,, .

где Т - период следования импульсов о

генератора 3,

Т - период следования импульсов амплитудно-временного преобразователя 2, k - делое число, большее или

равное единице.

Повышение точности работы шкального индикатора достигается за счет синхронизации работы устройства импульсами генератора и состоит в том что благодаря синхронизации срабатывание каждой ячейки начинается только после переключения триггера со счетным входом и в течение периода следования импульсов генератора срабатывает одна и только одна ячейка. Таким образом, разброс параметров элементов не оказывает влияние на точность работы устройства.

I

Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения второго амплитудно-временного преобразователя и дополнительных свето- диодов и заключается в том/ что устройство позволяет контролировать одновременно два сигнала нли два параметра одного сигнала. Например, можно в качестве второго амплитудно- временного преобразователя использовать компаратор, на один вход которого подается опорное пороговое напряжение, а на второй - входное напряжение первого амплитудно-времеи ного преобразователя, тогда при превышении входным напряжением порогового будет изменяться цвет свече- .ния шкалы. В случае, когда второй амплитудно-временной преобразовател имеет только два выходных состояния высокий и низкий уровни напряжения, предлагаемый индикатор позволяет одновременно контролировать величину одного сигнала и судить о наличии второго сигнала или о величине

какого-либо параметра сигнала по сравн€;лию с пороговой величиной.

0

5

0

5

0

5

5

0

5

Формула изобретения

Оптоэлектронный шкальный индикатор, содержащий первый амплитудно- временной преобразователь, вход которого подключен к первой входной шине., п светодиодов, образующих линейную шкалу, п тиристорных оптронов, у которьЕ оптический выход светодио- да оптически соединен с оптическим входом фототиристора, генератор пря- моугольньгх импульсов, два резистора и щины питания,. о т л и ч ,а ю - щ и- и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функ- ционатсьных возможностей путем обеспечения одновременного контроля двух сигналов,, в него введены второй амплитудно-временной преобразователь, вторая входная шина, п+2 дополнительных светодиодов, инвертор, два элемента 2И-НЕ и триггер со счетным входом, вход кцторого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, прямой выход триггера соединен с вторым входом первого элемента 2И--НЕ, а инверсный - с вторым входом второго элемента 2И-НЕ, первые входы элементов 2И-НЕ соединены с выходом первого амплитудно-временного преобразователя, выход которого соединен также с катодом свето- диода первого оптрона, анод которого соединен через первый резистор с шиной + питания, дополнительные светодиоды подключены таким образом, что образуется п ячеек, в состав каждой из которых входит два светодио- да (один красного и один зеленого свечения, имеющих общий оптический выход, катоды которых соединены, све- тодиод оптрона, подключенный анодом к катодам двух этих светодиодов, и фототиристор предьщущего оптрона, анод которого соединен с катодом све- тодиода последующего оптрона, светб- диод оптрона i -и ячейки оптически соединен с оптическим входом фототиристора ( 1 +1)-й ячейки, аноды первых: светодиодов красного свечения всех ячеек соединены с выходом второго амплитудно-временного преобразователя,, аноды вторых светодиодов зеленого свечения всех ячеек соеди7 . 12428378 ...

йены с выходом инвертора, вход кото- выходом второго элемента 2И-НЕ, к рого соединен с выходом второго . катодам первых двух светодиодов амплитудно-временного преобразовате- подключен второй резистор, второй

.ля,- катоды фототиристоров нечетныхj вывод которого соединен с общей ши- оптронов соединены с выходом первого ной, вход второго амплитудно-времен- элемента 2И-НЕ, а катоды фототирис- ного преобразователя соединен с вто- торов четнь1х оптронов соединены с р ой входной шиной.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью его является повышение -точности индикатора и . рас шире ние функциональных возможное- - тей. Поставленная цель достигается обеспечением одновременного контро.ля двух сигналов. Для этого в индикатор введены второй амплитудно- временной преобразователь 2, инвертор 4, триггер 5 со счетным входом, элементы И-НЕ 6 и 7 и ri+2 дополнительных светодиодов, входная шина , 14. На чертеже показаны амплитудно- временной Преобразователь 1, генератор 3 прямоугольных импульсов, п оптронов 8,-8п, п+1 светодиодов 9(j-9,) красного свечения п+1 светодиодов зеленого свечения, об- разуюпщх линейную шкалу, резисторы 11 и 12, входная шина 13, шина 15 питания. Расширение функциональных возможностей достигается введением дополнительных светодиодов и второго амплитудно-временного преобразователя. Т ил. Q & (Л 0Jt2 щ ы . IND 4 ю 00 00 1