Фотоэлектрическое считывающее устройство Советский патент 1988 года по МПК G06K7/14 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при считывании графической и символьной информации, а также для считывания информации с перфоносителя.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

На чертеже представлена функцио- нальная схема предлагаемого устройства.

:

Устройство содержит блок 1 источников света, фотоприемники 2, усили- тели-ограничители 3, содержащие пре образователь 4 аналогового сигнала в импульсньм и компаратор 5, вход которого соединен с выходом преобразователя 4, а выход является выходом усилителя-ограничителя 3. Информационные входы усилителей-ограничителей 3 соединены с выходами фотоприемников 2, оптически связанных с блоком 1, интегратор 6 и первый ключ 7, выходы которых объединены и подключены к управляющим входам усилителей-ограничителей 3, делитель 8 напряжения выходом соединен с входом интегратора 6, последовательно соединенные источник 9 опорного напряжения, второй ключ 10 вентильный элемент 11 , элемент 1 2 согласования, термостабилизнруюший элемент 13, выход которого соединен с входом блока 1 источников света, ре- зисторные токозадающие элементы 14 и 15 входами .соединены с выходом источника 9 опорного напряжения, выход ре- зисторного токозадающего элемента 14

соединен с выходом элемента 12 со

гласования, а выход резисторного токозадающего элемента 15 соединен с выходом ключа 10, последовательно соединенные оптоэлектронный токоза- дающий элемент 16, дифференциальньш усилитель 17, линейньй усилитель (мощности) 18, нагрузочный элемент 19, которьй соединен с управляющим входом усилителя-ограничителя 3 и с выходом линейного усилителя 18, инвертирующий вход операционного усилителя 17 соединен с выходом оптоэлектронно- го токозадающего элемента 16, а неин- вертирую1ций вход - с выходом источника 20 смещения. Вход источника 20 смещения подключен к выходу ключа 10 Управляющий вход устройства обозначен позици ей 21 , а выход устройства - по- зицией 22.

5

0

0

5 5

0

5

0

Блок 1 источников света выполнен, например, на диодах типа АЛ 107, которые соединены последовательно. Усилитель-ограничитель 3 двухкаскадньй, содержит преобразователь 4, который имеет три входа: информационньй вход соединен с выходом фотоприемников 2, первый управляющий вход соединен с выходом интегратора 6, через второй управляющий вход осуществляется отрицательная обратная связь по управлению преобразователем 4. В качестве узла 5 может быть применен двухуров- невьй компаратор. Элемент 7 - ключ с открытым коллекторным выходом. Элемент 10 - аналоговьй ключ, этот ключ имеет два входа: первьй - аналоговый вход соединен с выходом источника 9, а второй - управляющий вход для им- пульсньпс сигналов управления. Ключ 7 имеет только один вход управления и один выход, термостабилизируюшдй элемент 13 выполняется на позисторах или диодах (или других элементах, имеющих отрицательную ТКС, которые при собственной деградации увеличивают свое сопротивление). Дифференциальный усилитель выполнен на микросхеме или на транзисторах. Линейньй усилител ь 18 выполнен на транзисторах или одном-транзисторе, в котором база соединена с выходом усилителя 18, коллектор (второй вход управления) - с выходом ключа 10, а эмиттер соединен с нагрузочным элементом 19, -Элемент 19 низкоомньй, поэтому усилитель 18 является усилителем тока,. Оптоэлектронный токоза- дающий элемент 16 является датчиком уровня напряжения, эквивалентного уровню деградации излучателей в блоке 1, выполняется на оптроне, аналогичном оптопаре Г и узла 2, или выполняется на одном излучателе (аналогичном блоку 1), деградация которого

фиксируется усилительным элементом по изменению характеристики оптоэлект- ронного элемента 16. Источник 20 смещения вьтолнен на переменном и посто- :янных резисторах, которые образуют де- .литель напряжения, вход которого подключается к стабильному источнику напряжения Ef. или подключается к выходу ключа 10, а выход делителя напряжения соединяется с нейнвертирующим входом дифференциального усилителя 17. Токозадающие элементы -идентичны, но рассчитываются иа различные токй смещения

314448354

излучателей в блоке 1 и в элементе 16, ння, далее через элемент 12 согласо- вьшолняются, например, на подстроеч- вания, термостабилизирующий элемент 13 ном резисторе и диодах, включенных последовательно. Для устранения вход блока 1 источников света. Так

как прямое сопротивление элементов

ння, далее через элемент 12 согласо- вания, термостабилизирующий элемент 13

на вход блока 1 источников света. Так

ння, далее через элемент 12 согласо вания, термостабилизирующий элемент

как прямое сопротивление элементов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при считывании графической и символьной информации, а также для считывания информации с перфоносителя. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит блок 1 источников света, фотоприемники 2, усилители-ограничители 3, содержащие преобразователь 4 аналогового сигнала в импульсг ный и компаратор 5, интегратор 6, ключи 7 и 10, л;елитель 8 напряжения, источник 9 опорного напряжения, вентильный элемент 11, элемент 12 согласования, термостабилизирующий элемент 13, резисторные токозадающие элементы 14.И 15, оптоэлектронньй токозадающий элемент 16, дифференциальный усилитель 17, линейный усилитель (мощности) 18, нагрузочный элемент 19, источник 20 смещения. 1 ил. с (g (Л оо 00 О1

яний токозадающик элементов друг на друга применяется для развязки вентильный элемент 11, который может выполняться на диодах и транзисторах. Элемент 12 согласования выполнен на диодах и подстроечном резисторе, включенном параллельно диодам. Элемент 12 является двунаправленным элементом.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии управляющее напряжение на управляющем входе 21 равно нулю, внешние условия нормальные. На выходе ключа 7 низкий уровень,

а аналоговьй ключ 10 находится в ра- 20 Утечки, который не вызывает появле- зомкнутом состоянии. Через элементы ния управляющего напряжения в эле- 14 и 15 протекают токи смещения р-п- менте 19, достаточного для управления переходов излучателей в блоке 1 и в элементе 16 соответственно. На выхоусилителем-ограничителем 3. Далее по мере разгорания люминофоров излуча- де линейного усилителя 18 амплитуда 25 телей блока 1 происходит формирова- управляющего сигнала минимальная. Уп- ние фототоков в фотоприемниках 2,

принимающих фотопотоки излучателей.

равляющего напряжения на выходе интегратора нет. На выходе компаратора 5 высокий уровень. Часть тока смещения с выхода токозадающего элемента 14 поступает через элемент 12 согласования, делитель 8 напряжения, интегратор 6 и через вьосод ключа 7 на общую шину питания, меньшая часть тока смещения поступает через элемент 13 в цепь блока 1 источников света. Излучатели блока 1 находятся практичес ки в прямосмещенном состоянии возбуждения излучения электролюминофоров

Как только токи в фотоприемниках 2 достигают своего максимального значе- 30 ния, на выходе интегратора 6 начинает появляться плавно нарастающее управляющее напряжение, которое поступает на управляющие входы усилителей-ограничителей 3. Происходит опрос состояний формирователей 4 и на их выходах появляются соответствующие уровни напряжений. При отсутствии элементов изображения на поверхности носителя информации фотоприемники 1

35

исчезающе мало. Через токозадающий j 40 воспринимают максимальные фртопотоки элемент 15 также проходит ток смещения 1 сдд, который также раздваивается. Большая часть тока через второй (то- ковьй) вход усилителя 18 поступает

отраженного света, поэтому на выходах блока 4 высокие уровни сигнала. Присходит срабатывание .компаратора 5, и на выходах 22 устройства появляются

на нагрузочный элемент 19 и на общую д низкие уровни сигнала. При наличии

шину питания. Меньшая часть смещения I р ц поступает на излучатель оптоэлек- тронного токозадающего элемента,16, р - п-переход излучателя в элементе смещается в прямом направлении, и gg I f. слабо возбуждает люминофор опт- рона на уровне микротоков. При появлении на входе 21 устройства высокого уровня происходит вкпю- чание ключа 10 и выключение ключа 7, gg опорное напряжение с выхода узла 9 через ключ 10 поступает на входы элемента 16 и узлов 20 и 18, а через элемент 11 - на делитель 8 напряжеэлементов изображения на носителе информации на выходе 22 высокие уро ни сигнала. При появлении низкого уровня управляющего .напряжения на

входе 21 устройство приходит в исх ное состояние, при котором излучате ли элементов 1 и 16 остаются в прям смещенном состоянии (излучатели работают в этом случае на микротоках) Разогреться р - п-переход излучател до высоких температур за время действия тока накачки не может, его те пература практически равна темпера туре внешней среды (или на несколь

10-12 мало в сравнении с сопротивлением токозадающего элемента 14 (15), то ток накачки излучателей блока 1 на 1-2 порядка превосходит ток смещения If( (элементов 14 и 15). Одновременно происходит появление высоких уровней управляющих равных напряжений на выходах элементов 16 и 20, в результате на выходе дифференциального усилителя 17 поддерживается низкий уровень управляющего напряжения, который не в состоянии открыть линейный усилитель 18, через него также продолжает протекать минимальньш ток

Как только токи в фотоприемниках 2 достигают своего максимального значе- 30 ния, на выходе интегратора 6 начинает появляться плавно нарастающее управляющее напряжение, которое поступает на управляющие входы усилителей-ограничителей 3. Происходит опрос состояний формирователей 4 и на их выходах появляются соответствующие уровни напряжений. При отсутствии элементов изображения на поверхности носителя информации фотоприемники 1

35

воспринимают максимальные фртопотоки

отраженного света, поэтому на выходах блока 4 высокие уровни сигнала. Присходит срабатывание .компаратора 5, и на выходах 22 устройства появляются

низкие уровни сигнала. При наличии

элементов изображения на носителе информации на выходе 22 высокие уровни сигнала. При появлении низкого уровня управляющего .напряжения на

входе 21 устройство приходит в исходное состояние, при котором излучатели элементов 1 и 16 остаются в прямо- смещенном состоянии (излучатели ра, ботают в этом случае на микротоках). Разогреться р - п-переход излучателей до высоких температур за время действия тока накачки не может, его температура практически равна температуре внешней среды (или на несколь о градусов превышает-температуру внешней среды). В этом режиме излучатели блока отдают максимальную мощность излучения при сравнительно небольших токах накачки. Компенсацию переизлучений по фронтам осуществляет интегратор 6.

В начальный период работы излучателей блока 1 в течение нескольких дес ятков (сотен) часов работы происходит интенсивное деградирование люминофоров излучателей, что приводит к резкому снижению мощности излучения излучателей как в блоке 1, так и в элементе 16. На управляющих входах дифференциального усилителя 17 разбаланс напряжений, на его выходе появляется соответствующая величина разностного напряжения несколько более высокого уровня, усилитель 18 соответственно начинает плавно открываться, и на его выходе начинает появлять20 ного напряжения, а выход - к входу термостабилизирзтощего элемента, управляющие входы первого и второго ключей являются управляющим входом устройства, отличающееся тем.

ронный токозадающий элемент, дифференциальный усилитель, линейный усилитель, нагрузочный элемент, второй

ся усиленный плавно нарастающий во

времени ток, который вызывает на наг- 25 что, с целью повышения надежности рузочном элементе 19 появление соот- устройства, в него введены оптоэлект- ветствующего роста напряжения управления Uee . Происходит увеличение порогов отсечки по входам преобразователя 4, что приводит к сохранению со- 30 резисторйый токозадающий элемент, вен- отношения сигнал/помеха на информаци-; тильный элемент и источник смещения,

выход которого подключен к прямому входу дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен с 35 выходом оптоэлектронного токозадающе- го элемента, выход источника опорного напряжения подключен к входу второго резисторного токозадающего элемента, выход которого, соединенный с вы 40 ходом первого ключа, подключен к управляющим входам вентильного элемента,, оптоэлектронного токозадающего элемента., источника смещения и линейного усилителя, выход которого соединен с 45 вторым управляющим входом усилителя- ограничителя, причем выход вентиля подключен к первому входу элемента согласования я входу делителя напряжения, выход которого соединен 50 с входом интегратора, второй вход

онных входах преобразователя 4, а это в свою очередь приводит к сохранению надежности работы устройства считывания, к устранению паразитной модуляции. Для существенного уменьшения скорости деградации и более раннего введения излучателей в режим насыщения деградации (когда мощность излучения излучателей держится стабильно или де1 радирует с малой скоростью в течение длительного времени) в паузах при помощи элементов 14 , 15, 11, t2, 13, 8, 6 и 7 происходит восстановление излучателей почти в ис- х;9Дное состояние. Для этого необходимо, чтобы средний ток излучателей при накачке был равен или меньше среднего тока восстановления излучателей в паузах, протекающего через токо- задающие элементы 14 и 15. Действие слабых электрических полей, возникающих в паузах в р - п-переходах излучателей, приводит к стабилизации

элемента согласования подключен, к выходу первого токозадающего резисторного элемента, а выход дифференциального усилителя соединен

элемента согласования подключен, к выходу первого токозадающего резисторного элемента, а выход дифференциального усилителя соединен

дефектов решетки полупроводника, что gg информационным входом линейного усй- дает возможность увеличить стабиль- лителя, выход которого подключен к ность работы излучателей и увеличивает их наработку в сравнении с протопервому выводу нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала устройства.

типом на 2-3 порядка.

48356

Формула изобретения

Фотоэлектрическое считывающее устройство, содержащее оптически связан5 ные блок источников света и фотоприемники, выходы которых соединены с информационными входами усилителей- ограничителей, выходы которых являются выходом устройства, а первые уп10 равляющие входы подключены к выходу интегратора, делитель напряжения, источник опорного напряжения, выход которого подключен к аналоговому входу первого ключа, термостабилизирующий

15 элемент, выход которого соединен с управляющим входом блока источников света, второй ключ и первый резистор- ный токозадающий элемент, вход которого подключен к выходу источника опор20 ного напряжения, а выход - к входу термостабилизирзтощего элемента, управляющие входы первого и второго ключей являются управляющим входом устройства, отличающееся тем.

ронный токозадающий элемент, дифференциальный усилитель, линейный усилитель, нагрузочный элемент, второй

что, с целью повышения надежности устройства, в него введены оптоэлект- резисторйый токозадающий элемент, вен- тильный элемент и источник смещения,

элемента согласования подключен, к выходу первого токозадающего резисторного элемента, а выход дифференциального усилителя соединен

информационным входом линейного усй лителя, выход которого подключен к

информационным входом линейного усй- лителя, выход которого подключен к

первому выводу нагрузочного элемента, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала устройства.