Преобразователь напряжения во временной интервал Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для измерения напряжения, а также в системах времяимпульсного преобразования информации.

Целью изобретения является повышение точности преобразования, снижение потребляемой мощности и повышение надежности путем упрощения преобразователя.

На чертеже приведена фуркциональ- ная схема устройства.

Устройство содержит . шину 1 положительного напряжения питания, то- коограничивающие элементы, вьшолнен- ные на первом 2 и втором 3 резисторах, управляющий светодиод 4, свето- даоды 5, фототиристоры 6, формирователь 7 временных интервалов, генератор 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом, оптический модулятор 10, фототранзистор П, дефлектор 12.

В качестве оптического модулятора может быть использован модулятор на жидких кристаллах.

Устройство работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение и„ , поступающее на вход дефлектора 2, преобразуется в перемещение светового луча по фототиристорам 6. Когда на оптический вход фототранзистора 11 не поступает световое излучение, фототранзистор 11 заперт и почти все напряжение питания приложено к нему, а напряжение на оптическом модулятор 10 близко к нулю, вследствие чего он прозрачен для излучения дефлектора, и оно поступает на вход соответству- кщего фототиристора 6. Пока на входы фототиристоров 6 не поступает световое излучение, они заперты и ток через управляющий светодиод 4 и свето- диоды 5 не протекает. На вход формирователя 7 оптический сигнал не поступает и на его выходе отсутствуе напряжение. При поступлении световог излучения с выхода дефлектора 12 на оптический вход фототиристора 6 он отпирается. Под действием импульсов генератора 8 происходит переключение тригге.ра 9 „ При этом на его выходах формируются прямоугольные импульсы, длительность которых равна периоду следования импульсов генератора 8, причем напряжения на прямом и инверсном выходах триггера противофазны. При появлении на выходе триггера, к

которому подключен освещенный фототиристор 6, нулевого напряжения этот фототиристор отпирается. Через свето- диоды 4 и 5 начинает протекать ток,

5 вследствие чего они возбуждаются. Излучение с выхода управляющего све- тодиода 4 поступает на оптические входы формирователя 7 и фототранзистора I1. При зтом формирователь 7

0 формирует передний фронт временного интервала и на его выходе появляется напряжение высокого уровня. Под действием поступающего на вход светово - го излучения фототранзистор П отпи5 рается, вследствие чего происходит перераспределение напряжения мелщу фототранзистором 1I н соединенными параллельно резистором 3 и оптическим модулятором 10. Почти все напряженке

0 питания теперь оказывается приложенным к нему, в результате чего он становится непрозрачным для излучения дефлектора 12 и поступление светового излучения дефлектора на входы

5 фототранзистора 6 прекращается. Фототранзистор 11 остается открытым, пока на его входе присутствует свето-- вой сигнал, а на выходе формирователя временных интервалов 7 имеется

30 напряжение высокого уровня, пока на его входе присутствует световое излучение. Пока на катоде i-го фототиристора 6 поддерживается нулевое напряжение, этот фототиристор отперт

и светится i-й светодиод 5, излучение которого поступает на вход 1-1-го фототиристора 6 и подготавливает . его к срабатыванию. Однако до тех пор, пока на катоде i-1-го фототя- ристора 6 присутствует напряжение высокого уровня, он не срабатывает, При поступлении на вход триггера 9 следующего импульса от генератора 8 триггер перебрасывается, на катод i-ro фототиристора 6 поступает напряжение, высокого уровня, а на катод i-1-го фототиристора 6 - нулевое напряжение. При этом i-й фототиристор 6 закрывается и i-й светодиод 5 гаснет. Предыдувщй фототиристор 6 отпирается и загорается i-1-й светодиод 5. Управляющий светодиод 4 при этом продолжает гореть. Излучение i-1-го светориода 5 поступает на вход i-2-го фототиристора 6 и опи- 55 санный процесс продолжается до тех пор, пока не загорится первый светодиод 5, который не связан, оптически ни с каким элементом схемы. Когда

5

0

S

50

31

закончится такт, во время которого на катоде первого фототиристора 6 присутствовало нулевое напряжение, этот фототиристор закрывается. Теперь все фототиристоры заперты, протекание тока чадез управляниций све- тодиод 4 прекращается и этот свето- диод гаснет. Световой сигнал на входах формирователя 7 и фототранзистора 11 исчезает. При этом формирователь 7 формирует задний фронт временного интервала t и .на его выходе появляется нулевое напряжение, фототранзистор 11 закрывается, а оптический модулятор 10 становится прозрачным вследствие перераспределения напряжения. Световое излучение с вы- хйда дефлектора 12 поступает на вход соответствукодего фототяристора и описанный цикл повторяется.

Работа преобразователя синхронизирована импульсами генератора.8. В течение каждого такта работы, длительность которого равна периоду следования импульсов генератора 8, срабатывает одна ячейка, состоящая

из фототиристора и светодиода и срабатывание следующей ячейки не начинается до момента начала следукнцего такта работы. Таким o6iJa30M, длительность t формируемого временного интервала равна

t, пТ

где п - номер фототиристора, на который поступает излучение дефлектора 12 (он равен числу сработавших ячеек); Т - период следования импульсов

генератора 8.

Для того, чтобы за время такта :Успевала сработать каждая ячейка, необходимо выполнение условия

- (2)

Т г

max

где rtKjK максимальное время срабатывания ячейки, состоящей из фототиристора и светодиода

Предлагаемый преобразователь не содержит дополнительных фотодиодов, делителя частоты и трех мощных ключевых каскадов, содержащихся в известном, jiro существенно упрощает его. В предлагаемом устройстве световое и злучение дефлектора поступает на вход только одного фототиристора, в

59А904

то время как в известном оно поступа- ет на входы двух фотодиодов. Это по- вьшает точность преобразования.

Кроме того, в предлагаемом преоб- 5 разователе после начала цикла,преобразования поступление светового чения на входы фототиристоров блокируется оптическим затвором, что повышает точность преобразования, так как

10 устраняет погрешность, которая может возникнуть в результате перемещения луча дефлектора во время цикла преобразования, а также в результате прихода сигналов, возникших в последуюt5 щих тактах работы. Это также снижает знергопотребление устройства, так как в каждый момент времени в устройстве горит только одна ячейка, состоящая из фототиристора и светодиода, и уп20 равляющий светодиод.

Формула изобретения

25

Преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий светодио- ды, аноды которых объединены, катоды i-ro нечетного и i-ro четного свето- диодов соединены соответственно с вхорами i-ro нечетного и i-ro четного фотоприемриков, выходы нечетных и четных фотоприемников соответственно объединены, дефлектор, вход которого является входной пшной, оптический выход каждого i-ro светодиода опти35 чески соединен с оптическим входом каждого (i-l)-ro фотоприемника, триггер, счетный вход которого соединен с выходом генератора нмпульсов, и формирователь временных интервалов,

выход которого является выходной шиной, отличающийся тем, что, с цель повышения точности преобразования, снижения потребляемой мощности и повьшення надежности пу тем упрощения преобразователя, в него введены два токоограничивающих элемента, выполненных на резисторах, управлякщий светоднод, фототранзистор, оптический модулятор, а фото50 приемники выполнены на фототиристог pax, аноды и катоды которых являются соответствукячими входами и выходами фотоприемников , а катоды i-x нечетных и четных фототиристоров соеди55 нены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, анод 1-го светодиода соединен с катодом управляющего светодиода, анод которого

через первый резистор соединен с шиной напряжения положительной полярности, оптический выход управляющего светодиода оптически соединен с оптическим входом формирователя временных интервалов, базой фототранзистора и является оптической выходной шиной, эмиттер фототранзистора является общей шиной, а коллектор соединен с

первым управляющим входом оптического модулятора и через второй резистор - с шиной напряжения положительной полярности и вторым управляющим 5 входом оптического модулятора, причем оптический выход дефлектора через оптический модулятор оптически соединен с оптическим входом каждого i-ro фототиристора.

Изобретение относится к вычислительной технике и может исполйзо- ,ваться для измерения напряжения, Изобретение позволяет.повысить точность преобразования, снизить потребляемую мощность, повысить надежность в работе путем упрощения преобразователя. Это достигается тем, что преобразователь содержит светоди- оды и фототиристоры, оптический модулятор, управляемый с помощью управляемого саетодиода и фототранзисторй, который отключает дефлектор от фототиристоров на время преобразования. Это устраняет, погрешность, которая может возникнуть в результате перемещения луча во время преобразования, снижает потребляемую мощность, так как в любой момент времени в сработанном состоянии находится только одна ячейка, состоящая из светодио- да и фототиристора. Кроме того, преобразователь имеет более высокую надежность, так как по сравнению с прототипом не содержит дополнительных фотоприемников, делителя часто- ты и двух умножителей. 1 ил. (Л сл ;о

Составитель А. Титов Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректоре. Шекмар

5139/58

Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4