Оптоэлектронный шкальный индикатор Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 G01R13/00 

Изобретение относится к элек-ро- измерителькой тех -сике

Цель изобретения - повьплелже надежности индикатора за счет обеспечекия его работос-пособкости без потер -; функций при Бькоде из строк; одной и более индикационных ячеек, если в кх числе нет хотя бь; двух соседних яче-- ,ек,

;-На Ьиг, представ,. блок-схема оптоэлектронного шкалы- ого ра; на фиг.2 Бременнь-е /;с -1йграк} ГЬ, поясняюпще работу 1- ндд--л а : ора,

Индикатор содержит амуглитудно-впя- мекной преобразовател:ь (А.ВП) I , блок 2 запуска, генератор 3 и -;пульсов,. формирователь 4 тактовь х гмпульсов э индикацию иные ячейки 5,-5 п.-, ка -сцая из которых содерлсит согласно nocjre- довательно соединенные кнднкацион ;ый светодиод 6;. светодиод связи я фо- тотиристор 8,, Блок 2 aanyci a состой : из последовательно соединенны резистора 9 к светод иода 0„

Кром. ТОГО; ин,дикатсп содеряси г токозадаюащй резистор I, Вход нреоб- разователя 1 является входом индика-- тора, а выход соединен с катодом све- тодиода 10 и с установсчньи- входом формирователя 4, Выход генератора 3 соединен с тактовым Bxo,i,o;-i формирователя АЭ первый,, второй,, третий и четвертый выходы которого соединены с катодами фототиристорол 8 .i. 8,5;

8„6э 8„ Шд . о 9 8о (), фото: иристоро 8.3s 8,7, 8.1 U . , ,8Дг.-1) и фототиристоров , 8,,„:,а 8,п соответственно Аноды свето.аиодов 5 всех ячеек и свободньш вывод резистора 9 через резистор 1 подключены к источнику питания +Е, Оптические выхода свето.диодов 5, 1-5 «п. образую отсчет-- ную шкалу инд:икатора- Оптччаский вьг- ход светодиода )0 оптичаскй связан с оптическими входа1чи фототиристорси 8„1 и 8,2. Оптический вь;ход светодя ода 6, где . .,2,,3, ,,„,, n-l, оптически связан с оптическл -1и входами ()-ro и (1с-:-2) -го фототи-- ристоров 8

Формирователь 4 тактояьг,;; HNnrynb

сов содержит три счетных триггера 12 14 и четыре элемента Й--НЕ 15 - 8„ К тaктoвo ry входу формировател.я 4 подключен счетный вход второго гера 13, прямой и инверсный выходы которого соединеги со ;бходами соответственно первого 12 и третьего 4 триггеров. Прямые выходы риггерОБ 12 и 14 соединены с вторыM -i входами первого 15 и второго 16 з.пементов И-НЕ,, а инверсные выходы - с вторыг -ш входами третьго 17 и чет- - вертого 18 элементов И-ИЕ, Первые входы элементов Vs-llE 5 - 18 и инзерсные входо установки нуля R триггеров 12-1 подключены к установоч- iior-f - входу формирователя 4 Выходы э.лементов И-Н Е 15 - 18 являются первым, BTop}.,a-i5 третьим и четве1;тым выходами формирователя 4- соответственно

Индикатор работает следующим образом.

АНИ 1 гфеобразует входную величину А (например, напряжение) в длительность прямоуго.льных импульсов на- пряже - ия логической к формирует на выхода последовате тьность импульсов (фиг,2а), период которых

постоянен, а дпительность t каждого импульса пропорциональна значению в X о д ной в е ли ч и н ы Ч К.,- А,, где К - коэф4)ИЦ)гент- преобразования

АВП..

Во время паузы t между вь;ходными импульсами АВП 1 (до момента t) на выходе АВП 1 присутствует нулевое напряжение s которое поступает на установочньй вход формирователя 4 и на катод светодиода 10. При этом светодиод 10 находится в возбужденном состоя :ии. Ток через светодиод 10 задается резистораья 9 и 11, Излучение

светодиода 10 ноступае на фототиристор 8,1 первой ячейки 5.1 и на фототиристор 8,2 второй ячейки 5,2 и подготавливает их к oткpывaIг ю, Нулевое наггряжение с лВП 1 поступает на входр

R триггеров 2 14, устанавливая их ка время .паузы в нулевое состояние, а также на первые входы элементов И- г Е 15 - 18,, вследствие чего на вы- хо.аах этих элемзнтов присутствует напряжсгше логической (фиг.2и--м)5 которое поступает на катоды фототи- рис т оров 8 и поддерживает все ячейки 5 в заблокированном состояь:ии.

3 момент времени t на выходе АВП

i появляется напряжение логической

Г , При этом происходит переход све- тсдкода 10 в невозбужденнсе состояние (он гасне;т) и начинается переклю- TpfirrepoH 2 - - iioi

импульсов генератора 3, Выходные импульсы генератора 3 показага на фиг,2§ , импульсы на прямом и инверсном выходах триггера 3 - на фиг.2В, импульсы на прямых выходах триггеров 12 и 14 - на фиг.29,6, а на их инверсных выходах - на фиг.2ж,-г. На выходах триггеров 12 и 14 формируются четырехфазные последовательности пря моугольных импульсов, которые поступают на вторые входы элементов И-НЕ 15 - 18. Поскольку на первых входах этих элементов присутствует напряжение логической 1, то на выходах элементов И-НЕ 5 - 18, т.е. выходах формирователя 4, формируются четырехфазные последовательности прямоугольных тактовых импульсов, (фиг.2н-м), сдвинутые по фазе относительно друг друга на один такт Т. Причем в момент tg на первом выходе формирователя 4 фop шpyeтcя пауза между импульсами длительностью в два такта 2Т., При появлении нулевого напря- жения в первом такте (момент t) на катоде фототиристора 8.1 он открывается, ячейка 5.1 срабатывает: через нее протекает ток, светодиоды

6.1и 7,1 возбуждаются. Излучение светодиода 7.1 воздействует на фототиристоры 8.2 и 8.3 второй и третьей ячеек. Ячейка 5,2 в первом такте остается невозбужденной, так как ее фототиристор 8.2 заперт. Во втором такте открывается фототиристор 8.2, ячейка 5.2 срабатывает: ее светодиоды 6.2 и 7,2 возбуждаются. Во втором такте в возбужденном состоянии находятся две ячейки 5,1 и 5.2. В третьем такте ячейка 5.1 выключается (фототиристор 8.1 закрывается и светодиоды 6.1 и 7.1 гаснут), ячейка .

5.2остается в возбужденном состоянии, а ячейка 5,3 включается, так как на катод ее фототиристора 8„3 приходит нулевое напряжение, он освещен излучением светодиода 7,2 и подгтовлен к открыванию излучением светодиода 7.1 в предыдущем такте.

Затем описанный процесс последовательного тактированного включения индикационных ячеек продолжается, при- чем в каждом такте срабатывает одна ячейка, а в возбужденном состоянии находятся две соседние ячейки. В k-M такте возбуждается ячейка 5,. ее излучение воздействует на фототиристоры 8.(k-t-l) и 8. (k-t-2) двух следующих за ней ячеек, 5.(k-l) остается возбужденной и воздействует на ячейки 5.k и-5.(k+l), а ячейка 5. (k-2) выключается.

Число п ячеек, возбуждающихся за время t действия импульса на выходе АВП 1, равно

где 1 означает взятие целой части

tu

числа -- .

ir

Число п возбудившихся ячеек пропорционально значению входной величины А. Таким образом, по шкале, образованной выходами индикационных светодиодов 6, перемещается световое пятно, причем расстояние, на которое оно перемещается за время действия выходного импульса АВП 1, пропорционально значению А. При достаточно малом периоде следования Т,- тактовых импульсов траектория светового пятна воспринимается в виде непрерывной световой полоски (реализуется принцип динамической индикaIy и).

По окончании импульса с выхода АВП 1 нулевое напряжение паузы устанавливает триггеры 12-14 в нулевое состояние (по входам R), а выходы формирователя 4 в состояние логической 1. Вследствие этого .все ячейки 5 выключаются, и индикатор подготавливается к следующему циклу отображения.

Наличие дублирующих оптических связей обеспечивает устойчивость индикатора к выходу из строя некоторого числа ячеек, хотя бы две из которых не являются соседними.

Допустим, что ячейка 5.k вьшша из строя. Тогда в k-м такте не происходит ее возбуждения, и ее светодиод 7.k не светит на фототиристор 8. (k+1) Однако в (k-l)-M такте была возбуждена ячейка 5.(k-l) и свет с нее поступал на фототиристоры 8.k и 8,(k+1). Ячейка 5. (k-1) остается возбужденной в k-M такте, так что ее излучение воздействует на фототиристор 8.(k+I) в этом такте и подготавливает его к открыванию. В (k+l)-M такте нулевое напряжение поступает на катод фототиристора 8.(k+1), подготовленного к открыванию в предыдущем такте, этот фототиристор открывается и происходит возбуждение ячейки 5.(k+), Далее протекает описанное распростране -ш8 возбужде тя. Таким образом, несмотря на вьжод из строя k-й ячейки процесс распростра.нания возбзлкде- ния по ячейкам не нарушаетсяj и индикатор сохраняет работоспособность и все свои характеристики,,

В индикаторе ячейка ная:о,цктся в возбужденном состоявши з течекше тактов, т, а, ее время сзаче жя увеличивается вдвое, Это noEoiiijaeT ин- тегральнуто яркость свече:ния шкалы при фиксированном токе ячеек :ч.тгй позволяет получить задангГ-по яркость свечения при меньшем токе ячеек, Уменьше- ьме тока ячеек (даже при увеличенитл времеш-i свечения) обеспечивает сни;- жение потребляемой мощности (уменьшение тока в два раза при узеличеш- и длительности свечения вдвое дает снижение потребляемой мощности в 2 раза так как потреблеьше энергии: квадра- тично зависит от тока, и лякейко от времегш),- З менъшег-ше тока ячеек также дает повышение надежности, так как при этом -я 1еньшаются -рассеивание мощности и нагрев ячейки,- а также электрическая нагрузка на нге,

Если какая-либо ячейка индикатс. ра выходит из строя s то на шкале в соответствующем месте вознк:кает темное пятко,. ПояЕлекне таких пятен снижает качество отобра:«еьшя и, следова тепьно, эргоног-жческие хагактеристи- индикатора. Появление пятен может быть устранено путе:--х соеа;инен;ч:я оптического выхода калздой k-й ячейки с оптическим выкодом предыдущей ()ft ячейки, т,е соед - ггешлем оптического выхода сзето .шо/ ..а (6ck) с оптическим выходом с.,ветодиод.а 6 (k-) При этом свет со светодиода 6,k поступает ь е только на вкяод k-й ячейки но и на вь;ход (;-1)й ячейки,; к в случае выхода из строя ()-й ячейки темное пятно в соответс гв гющей ей позиции не возни:каеТг Таккм образом,, выход из строя какой-хшбо р;чейки не наруша е т р а спро стр анензч я в о s бут д е ни я по ячейкам и не влияет на отображение входной вепичкны на икэ.тге

В индикаторе дублируется не только йроцесс передачи возбуждения кетсцу Йь1ейка1чи5 но и запуск. Он может ос;/- ествляться как с первой ячейки 5,1,, так и с второй ячейки 5,2 (за счет. оптической связи сето. 10 с фототиристораг ш 8,1 и В,2 этих ячеек):.

)

Ячейки 5.1 я 5,, 2 подготавливаются к возбу;кдению во время наузы блоком 2, Причем ячейка 5; возб ждается в первом такте цикла отобразкениЯд а вторая - во Бторо ч г, Для TorOj чтобы обеспечивался запуск с второй ячейки, необходимо выполнить условия: за время первого такта вторая ячейка не дол:«на успевать выйти из состояния готовности к возбуждению, т.е. Т

.а -emtr. время выключения второй ячейки (вре1х я восстанов- .псгшя фототиристора 8,,2), Это условие накладывает ограничения ка длительность такта„ Поэтому лучше осуществлять запуск только по первой ячейке

Возбужде1-ше первой ячейки в пер- вом такте происхо/дит за счет TorOj что во время паузы Р1злучение свето- дтиода 10 подготавливает фототиристор 8,1 к открыв а , з момент поступления на его катод нулевого напряжения этот фототиристор еще находится в состоянии готовности к срабатыванию

т „ е

не происходит восстановления

cocтoяшiя фототиристора),, 7|,-, Ф о р м у л а к зобретения

з

0

1 . Оптоэлектр-онный шк.альный ин,ци- KaTopj содержащий амплитудно-временной преобразователь, вход которого является входом устройства формиро- затепь тактовых иг-жульсов, тактовый вход которого подклЕочен к выходу генератора импупьсоз „ а ус ановочньп4 вход к выходу а1 тлитудно-временно- го преобразователя, блок запуска, состоящий из последовательно соединениях резистора и светодлода, катод которого соединен с выходом амплитудно-временного преобразователя, п ин- Д|-:кап,ионнь Х ячеек, каждая из которых состс-ит из согласно и последовательно соединенньгх индикационного свето- диода связи и фототиристора, онтичес- кие ПЕЛХоды И1 дикацион1 гх светодиодов ячеек образзлот отсчетпую шкалу, ано- дь :-:ндикационньп: светодиодов всех ячеек объединены,, катоды фототиристоров i-x ячеекр где ,5,9,,,, под- к-гючены к первому выходу формирователя тактовых импульсов, катоды фото- тиристоров ячеек, где ,6,10,,, подключены к второму выходу тактовых имтупьсоз, оптический светодиода блока запуска он тически связан с фототиристором первой ячейки, а светодиод связи каждой (и)-й ячейки, где ,2,,..,п-|, оптически связан с фототиристором следу ющей (и+1)-й ячейки, и токозадающий резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, оптический выход светодиода блока запуска оптически связан с фототи- ристором второй ячейки, оптический выход светодиода связи каждой k-й ячейки оптически связан с фототиристором соответствующей ()-й ячейки, катоды фототиристоров остальных нечетных и остальных четных ячеек подключены соответственно к третьему и четвертому выходам формирователя тактовых импульсов, аноды индикационных светодиодов всех ячеек подключе- Hbj к свободному выводу резистора блока запуска и через токозадающий резистор к источнику питания.

2. Индикатор по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что формирователь тактовых импульсов содержит три счетных триггера и четыре элемента И-НЕ, причем счетный вход второго счетного триггера подключен к тактовому входу формирователя тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы - к счет ным входам соответственно первого и третьего счетных триггеров, пряьые выходе которых соединены с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ, а инверсные выходы - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, первые входы всех элементов И-НЕ подключены к входам установки нуЪя всех триггеров и установочному входу формирователя тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с выходами первого, второго, третьего и четвертого элемента И-НЕ соответственно.

3. Индикатор по П.1, отличающийся тем, что оптические выходы индикационных светодиодов каждой k-й и ()-й ячеек оптически связаны между собой.

..-ZiM,

Изобретение относится к электро измерительной технике. Цель изобретения - повьшение надежности устройВх ства. Шкальный индикатор содержит амплитудно-временной преобразователь 1, блок 2 запуска, генератор 3 импульсов, формирователь 4 тактовых импульсов и индикационные ячейки 5.1-5.П, каждая из которых состоит из индикационного светодиода 6, светодиода 7 связи и фототиристора 8. Введение дополнительных оптических связей между ячейками 5.1-5.П и организация четырехтактного режима работы устройстпа обеспечивают его работоспособность без потери функций при вьпсоде из , строя одной и более индикационных ячеек, если в их числе нет хотя бы двух соседних ячеек, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

.iZ.

tlLJIzl.

p

О

м

,

,. JZI °

llZZtl-JC™L. JI Д™.„1111Cl-L L.J.™,J,JL.,....

latrii -iaiS333±t 3E :a,; : :; -тгг :з.-,.,

,4™L.-J....1„...

I

...XIIL™,II1,I

C lX°™L Cn „ С t, - , -Составитель Рыбин Редактор О„Головач Техред А.Кравчук Корректор О .Кравцова

Заказ 5419/36

Тираж 772

ВПЖПИ ) осударственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рггуиская наб.. д, 6/5

.EI3.IIIL.

,

I...™,

ГГодписное