Фотореле Советский патент 1987 года по МПК H03K17/78 

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано в качестве средства получения информации для систем автоматического управления технологическим оборудовани ем, связанным с перемещением дискрет иых объектов по заданному пути, в частности при транспортировке и пере кладке керамических изделий в промьпп ленности строительных материалов.

Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости фотореле.

На фиг. I изображена функциональная схема фотореле; на фиг. 2 - вре менные диаграммы электрических сигна лов.

Фотореле содержит излучатель 1, подключенный к ключу 2, генератор 3 импульсов, объективы 4 и 5, связываю щие по оптическому каналу излучатель 1, объект 6 и фотоприемник 7. Кроме того, к выходу фотоприемника 7 подключены последовательно фильтр 8 и (|)ормирователь 9,, который подключен к первому входу блока 10 сравнения. Блок сравнения выполнен в виде двух D-триггеров 11 и 12, трех элементов И 13-15 и элемент ИЛИ 16, причем первый вход блока 10 сравнения соединен с информационным входом D- триггера 11 и первыми входами элементов И 13 и 14, второй вход блока сравнения, подключенный к выходу генератора 3, соединен с управляющими входами D-триггеров 11 и 12. Выход D-триггера 11 соединен с первым выходом блока сравнения, который под ключей к второму входу ключа, и с входами элементов И 13 и 15. Выходы элементов И 13-15 через элемент ИЛИ 16 соединены с информационным входом D-триггера 12- выход которого подсоединен к входам элементов И 14 и 15 и к второму выходу блока 10 сравнения.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы электрических сигналов на выходах ключа 2 (о), генератора 3 . (5), формирователя 9 (6), D-триггера 11 (г), элемента И 13 С), элемента И 14 (е), элемента И 15 (ж), элемента ИЛИ 16 (-j) и на втором выходе блока сравнения 10 fu). Кроме того, на фиг. 2 обозначены импульсы 17 увеличенной мощности на выходе ключа 2, импульсы 18-20 помехи, момент t, появления объекта 6 в зоне

to

f5

20

25

срабатывания фотореле, момент t появления сигнала на выходе блока сравнения, момент tj выхода объекта из зоны срабатывания фоторепе, мо- 5 мент t исчезновения сигнала на выходе блока сравнения, моменты tff .,, t появления импульсов помехи и моменты tg , t,j кратковременного исчезновения и последующего появления полезного сигнала.

. Фотореле работает следующим образом.

Генератор 3, например мультивибратор, вырабатывает импульсы определенной частоты, которые поступают на вход ключа 2. Ключ возбуждает излучатель 1 , например светодиод фракрасного излучения АЛ-119, электрическими импульсами. При этом возникают световые импульсы, по форме повторяющие электрические импульсы, которые через -объектив 4 направляются на объект 6, отражаются от него и через объектив 5 поступают на фотоприемник 7, например фотодиод ФД-К-155. При отсутствии объекта световые импульсы на фотоприемнике отсутствуют. Излучатель и фотоприемник могут быть размещены -на одной оси напротив друг друга, или вместо объекта может быть размещена отражающая пластина, в этом случае прохождение объекта предполагается соответственно между излучателем И фотоприемником или между фотоприемником и отражающей пластиной. Фотоприемник преобразует световые импульсы в электрические, которые через фильтр 8 и формирователь 9 поступают на первый вход блока 10 сравнения. Фильтр и формирователь соответственно устраняют прохождение постоянной и низкочастотной составляющих электрического сигнала, поступающего с фото- ; приемника, и формируют импульсы определенной амплитуды при превьщ1ении входным сигналом определенного порогового уровня напряжения. В исходном состоянии при отсутствии объекта в зоне срабатывания фотореле на выходах формирователя и блока сравнения сигналы отсутствуют, что соответствует уровню О. В момент t(фиг. 2а) объект появляется в зоне срабатывания фотореле, световой импульс, отражаясь от объекта, вызывает импульс на йыходе формирователя, который всегда отстает по времени от фронта

30

35

40

45

50

55

импульса излучателя на время, не пре- вьшающее длительность импульса последнего. Сигнал 1 с выхода формирователя поступает на информационный Б-вход триггера 11 и на первые входы элементов И 13 и 14, на С-вхо- ды триггеров 11 и 12 поступают импульсы генератора, причем передний фронт импульса генератора соответствует заднему фронту импульса, поступающего на вход излуча чзля (фиг. 2а,б). Таким образом, при приходе первого .отраженного импульса триггер 11 устанавливается в состоя1 , триггер 12 остается в соние

стоянии о (фиг. 2г,и), так как элемент И 14 заперт сигналом О с выхода триггера 12 и не пропускает импульс с формирователя, а сигнал 1 на выходах элемента И 13, и элемента НЕ 16 появляется после того, как закончится действие переднего фронта импульса генератора. Последнее обусловлено тем, что момент установки триггера всегда отстает от момента поступления переднего фронта импульса на управляющий вход (С-вход на время задержки распространения сигнала, что условно показано на диаграммах. I

1 с выхода триггера 11 поступает на входы элементов И 13 и 15 и на второй вход ключа, который, переключаясь, увеличивает мощность еледующего импульса 17, поступающего на вход излучателя, и увеличивает интенсивность облучения объекта. Таким образом более мощным сигналом осуществляется проверка информации от первого импульса излучения. В .случае подтверждения информации, т.е. при появлении второго импульса на выходе формирователя, 1 через элемент И 13, на втором входе которого уже присутствует 1, и элемент ИЛИ 16 поступает на D-вход триггера 12. Импульсом генератора по С-входу (момент tj) триггер 12 устанавливается в состояние 1, что соответствует наличию объекта в зоне срабатывания фотореле. 1 с выхода триггера 12 поступает на вторые входы элементов И 15 и 14, разрешая прохождение сигнала с триггера 11 и формирователя 9 в случае кратковременного (один импульс) исчезновения и последующего появления полезного сигнала (моменты tg, tg). В этом случае

в моменты tg, t

50

5

действия импульсов генератора по С-входу на D-входе триггера 12 присутствуют 1 и сигнал на выходе фотореле остается не- изменным. В момент t объект выходит из зоны срабатывания фотореле, триггер 11 после опроса импульсом генератора переходит в состояние О, ключ 2 снижает мощность сигнала и следующим импульсом, подтверждающим отсутствие объекта, триггер 12 переводится в состояние О (момент t).

Воздействие импульсов 18-20 по-, мехи в моменты tj., t , t., показано на фиг. 2&, преобразования сигналов, возникающие при этом на выходах элементов схемы, на диаграммах защтри- хованы.

В случае воздействия помехи в промежутке времени между опросными импульсами генератора состояние D- триггеров 11 и 12 не меняется и сигнал на выходе фотореле остается неизменным. При появлении импульса 20 помехи в момент действия импульса генератора в состояние 1 переходит лишь триггер 11 (фиг. 2г), который следующим опросным импульсом переводится в состояние О, состояние триггера 12 и сигнал на выходе фотореле при этом остаются неизменными.

Таким образом, введение в состав блока сравнения трех элементов И и элемента ИЛИ, при котором первый вход элемента И соединен с первым входом блока сравнения первым входом второго элемента И и управляющим входом первого Б-триггера, вторые вхо- входы второго и третьего элементов И соединены с выходом второго D-триг- гера, выход первого D-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, первым входом третьего элемента И и входом ключа, который включен между генератором и излучателем, а выход трех элементов И через элемент ИЛИ соединены с управляющим входом второго D-триггера, позволяет фиксировать появление или исчезновение объекта в зоне срабатьгеания фотореле в два этапа, причем на первом этапе первым импульсом устанавливается первый D-триггер, который, воздействуя на ключ, соответственно усиливает или ослабляет мощность излучения следующего импульса, а на втором этапе вторым импульсом при подтверж- . дении информации второй D-триггер

0

5

0

5

0

5

устанавливается в состояние, аналогичное состоянию первого D-триггера, или сохраняет предыдущее состояние, если информация от первого импульса оказалась ложной. В результате достигается высокая помехоустойчивость фотореле по сравнению с прототипом и улучшается релейная характеристика устройства.

Формула изобретения

Фотореле, содержащее излучатель, генератор 1|мпульсов, фотоприемник, оптический канал, включенный между выходом излучателя и входом фотоприемника, фильтр, вход которого подключен к выходу фотоприемника, формирователь, вход.которого соединен с выходом фильтра, блок сравнения, содержащий первый и второй В-триггеры, первый вход блока сравнения соединен с выходом формирователя, а второй вход - с выходом reHepaTopaj о т - личающий.ся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости, в него введен ключ, выход которого соединен с входом излучателя, первый

5

0

5

вход ключа соединен с выходом генератора, второй вход ключа соединен с первым выходом блока сравнения, в который введергы первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем первый вход блока сравнения соединен с информационным входом первого D-триггера и с первыми входами первого и второго элементов И, второй вход блока сравнения соединен с управляющими входами первого и второго D- триггеров, выход первого D-триггера соединен с первым вьпсодом блока сравнения, первым входом третьего элемента И и вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединён с выходом второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом второго D-триггера, выход которого соединен с точкой соединения второго входа второго элемента И, второго входа третьего элемента И и второго выхода блока сравнения.

П /7 /7 /

. 44iifLiii l

ui eLCSniiiiLELL .f ifihlt rit

jLi

ДМГГ

Li

г

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано в качестве устройства получения информации для систем автоматического управления технологическим обору Bimtm йлод neptnu luni дованием, связанным с перемещением дискретных объектов по заданному пути, в частности при транспортировке и перекладке керамических изделий в промьшшенности строительных материалов . Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости. Устройство содержит излучатель 1, ключ 2, генератор 3 импульсов, объективы 4 и 5, связывающие по оптическому каналу излучатель 1, объект 6 и фотоприемник 1, На схеме также показаны фильтр 8, формирователь 9, блок 10 сравнения, D-триггеры 11 и 12, злементы И 13, 14 и 15, элемент ИЛИ 16. По сравнению с прототипом предлагаемое, фотореле имеет более высокую помехоустойчивость и улучшенную релейную характеристику. 2 ил. с 9 СЛ m йлод ,

Составитель И. Скобелева Редактор А. Огар Техред В.Кадар Корректор г. Решетник

Заказ 2667/56 Тираж 901Подписное

ВНИИТТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35, Рау1иская наб., д. 4/5

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