Оптоэлектронный счетчик импульсов Советский патент 1989 года по МПК H03K23/78 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах дискретной автоматики.

Цель изобретения - снижение потребляемой мощности, расширение функциональных возможностей, повышение надежности функционирования и достоверности установки в нулевое состояние устройства.

На чертеже показана функциональная схема устройства, где волнистыми линиями показаны оптические связи.

Ог1тоэлектронНЕ 1й счетчик импульсов содержит шину 1 счетт)ьгх импульсов, щину 2 питания, триггер 3, узел 4 установки в исходное состояние, огра- ничительньв резистор 5 и в каждом разряде 6 . 1,6.2,...,6.п фототиристор 7 с нагрузочным элементом 8 (индикационный светодиод) и светодиод 9, первьп выход которого подключен к . первым выводам фототирист ра 7 и нагрузочного элемента 8 и который оптически связан с фототиристором 7 последующего разряда 6, причем шина 1 счетных импульсов подключена к счетному входу 10 триггера 3, первьй- вывод резистора 11 узла 4 установки в исходное состояние подключен к шине 2 питания, а светодиод 12 узла 4 установки в исходное состояние оптически связан с фототиристором 7 первого разряда 6.1, вторые выводы фототиристоров 7 нечетных разрядов 6 . 1,6 .3,.,.,6.п-1 объединены между собой, вторые выводы фототиристоров 7 четных разрядов 6.2,6.4,..,,6,п так4ib

ГС

же объединены ме-жду собой, кроме , счетчик со/1ержит первьи, вто- i рой, третий и четвертьй элементы И-ilF, 13-16, первьи, второй, третий и четвертый элементы И 17-20, элемент НЕ 21, элемент ИПИ-НЕ 22 с одним оптическим и одним электрическим входами, первьи, второй, третий и четвер- Tbtfi транзисторные ключи 23-26, парный, второй и третий ограничительные резисторы 27-29, шину 30 запуска и uDiny 31 упраапения, а в каждый разряд 6 - первый ограьшчительный резистор 32 и второй ограничительный резистор 33, первый из них включен меж- цу шиноГ) 2 пита1П1и и выводом нагрузочного элемента 8, прямо; вы- ход триггера 3 подключен к вторым входам первого и третьег1) элементов И-НЕ 13 и 15, выходы которых соответственно подключены к первому и третьему элементам И 17 и 19, инверсный

5

10

1492477

сс)ответс.тве)1но к вторым выводам фо- тотирист1лров 7 нечетных и четных раз- ря/ioB 6 . 1 ,6 . 2, . . . , 6 .п, а эмиттеры третьего и четвертого транзисторных ключей 25 и 26, коллекторы которых подключены к шине 2 питания, подключены соответствешю через вторые ограничительные резисторы 33 к вторым выводам светодиодов 9 нечетных и четных разрядов 6 . 1 ,6 . 2 , . . .,6.п,

Счетчик функдионирует следующим образом.

Счетчик может работать в двух ре- 15 жимах: режиме единично-позиционного кодирования информа1и1и и режиме еди- 1П1чно-нормального кодирования информации .

В pejfoiMe единично-пози1Д1онного ко- дирова1шя информации на шину 31 управления подается логическая 1, поступающая на вход элемента НЕ 21 и на первые входы первого и второго элементов И-НЕ 13 и 14. С выхода эле20

выход триггера 3 подключен к вторым входам второго и четвертого элементов 25 мента НЕ 21 на первые входы третьего и четвертого элементов И-НЕ 15 и

И-НЕ 14 и 16, выходы которых соот- ветствен {о подключены к вторым пхо- дам второго и четвертог о элементов И 18 и 20, электрический вход элемента lUTH-HE подключен к шине 30 запуска, оптический вход оптически связан со светодиодом 9 последнего разряда б.п, а выход П(мключен к установочному входу 34 триггера 3, к первым входам первого и второго элементов И 17 и 18 и к первому выводу светодиода 12 узла А установки в исходное состояние, второй вывод которого подключен к второму выводу резистора 11 этого же узла 4, шина 1 счетных импульсов подключена к первым входам третьего и четвертого элементов И 19 и 20, ип1на 1 управлеш1я подключена к первым входам первого и второго элементов И-НЕ 13 и 14 и к входу элемента }1Е 21, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ 15 и 16, базы первого, второго, третьего и четвертого транзисторных ключей 23 - 26 подключены соответственно через .ограничительный резистор 5, первый, второй, трети дополнительные ограничительные резисторы 27 - 29 к выходам первого, второго, третьего и четвертого элементов И 17-20, коллекторы первого и второго транзисторных ключей, эмиттеры которых подключены к общей шине, подключены

подается логический

п 1

30

35

40

О. С их выходов логическая поступает на вторые входы третьего и четвертого элементов И 19 и 20. На шине 1 счетных и№1ульсов присутствует логический О.

В начальный момент времени все разряды 6.1,6,2,...,6.п счетчика находятся в обнуленном состоянии. Для установки его в исходное состояние на шину 30 з апуска подается кратковременный импульс (логическая 1). В это время на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 присутствует логический О, которьп поступает на установочный вход 34 триггера 3, устанаапивая его в нулевое состояние, а также поступает на nepBbrii вывод (катод) светодиода 12 узла 4 установки в исходное состоя- ние. На светодиоде 12 создается па- fieime напряжения, возбуждающее его, и на фототиристоре 7 первого разряда 6.1 присутствует свет, но на его втором выводе (катоде) присутствует единичный уровень напряжения, так как первый транзисторный ключ 23 заперт из-за присутствия логического О на выходе первого элемента И 17. По окончании запускающего импульса на 55 шине 30 запуска на шину 1 счетных

импульсов поступают входные импульсы, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 присутствует логическая 1, проходя50

подается логический

п 1

0

5

0

О. С их выходов логическая поступает на вторые входы третьего и четвертого элементов И 19 и 20. На шине 1 счетных и№1ульсов присутствует логический О.

В начальный момент времени все разряды 6.1,6,2,...,6.п счетчика находятся в обнуленном состоянии. Для установки его в исходное состояние на шину 30 з апуска подается кратковременный импульс (логическая 1). В это время на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 присутствует логический О, которьп поступает на установочный вход 34 триггера 3, устанаапивая его в нулевое состояние, а также поступает на nepBbrii вывод (катод) светодиода 12 узла 4 установки в исходное состоя- ние. На светодиоде 12 создается па- fieime напряжения, возбуждающее его, и на фототиристоре 7 первого разряда 6.1 присутствует свет, но на его втором выводе (катоде) присутствует единичный уровень напряжения, так как первый транзисторный ключ 23 заперт из-за присутствия логического О на выходе первого элемента И 17. По окончании запускающего импульса на 5 шине 30 запуска на шину 1 счетных

импульсов поступают входные импульсы, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 присутствует логическая 1, проходя0

щая через первый элемент И 17 и огра 1 ичите.(ьньп1 речистор 5 на базу первого транзисторного к.чюча 23, открывая его. С выхода первого транзисторного ключа 23 на катод фототиристора 7 первого разряда 6.1 поступает нулевой потенциал, создавая тем самым падение напряжения на фототиристоре 7, KOTopbtfi включается. Светодиод 12 узла 4 установки в исходное состоя- mie гаснет, а фототиристор 7 первого разряда 6.1 остается включенным.

С приходом первого импульса .на счетньп вход )0 триггера 3 он переключится по заднему фронту на противоположное состояние. На выходе первого и второго элементов И 17 и 18 присутствуют соответственно логические 1 и О, а на выходе третьего и четвертого элементов И 19 и 20 в момент присутствия первого импульса присутствуют соответственно лог ичес- кие 1 и О. -Первый и третий транзисторные ключи 23 и 25 открыты и ток протекает по цепи: iinuia 2 пита- )«1я, третий транзисторный ключ 25, второй резистор 33, светодиод 9, фототиристор 7 первого разряда 6.1 и первый транзисторный ключ 23, а также по цепи: шина 2 питания, первый резистор 32 первого разряда, индика- цион)1ьгй светодиод 8, фототиристор 7, при этом транзисторный ключ 23 подключен к обшей ишне.

Светодиод 9 первого разряда 6.1 подготавливает к нк.чючению фототиристор 7 второго разряда 6.2.

По окончании первого импульса триггер 3 переключается и на выходе второго элемента И 18 появляется логическая 1, отпирающая второй тран зисторньп ключ 24, а на выходах третьего и четвертого элементов И 19 и 20 - логически О. Нулевой потенци ал с коллектора второго транзисторно го ключа 24 поступает на катод фототиристора 7 второго разряда 6.2, которьп включается. Индикационный светодиод 8 этого разряда 6.2 зажига ется, а первый разряд 6.1 обнуляется, так как на катоде фототиристора 7 появляется высокш потенциал.

С приходом второго импульса отпирается четвертый транзисторный ключ 26, загорается светодиод 9 второго разряда 6.2, подготавливая к включению фототиристор третьего разряда 6.3. По окончании второго им

77о

пульса переюпичаетг.я триггер 3 и

возбуждается третий разряд 6.3, а i

второй обнуляется и т.д.

Счетчик является кольцевым, так

как, когда возб ткден последний разряд 6.П, с его светодиода 9 оптичес- киГ| сигнал поступает на оптический вход (присутствие оптического сиг- ,

10

15

20

25

30

ЗЬ

40

45

50

нала соответствует логической 1)

55

элемента ИЛИ-НЕ 22. На его выходе присутствует логический О, с помощью которого обнуляются все разряды 6.1,...,6.п, а светодиод 12 узла 4 установки в исходное состояние загорается. В дальнейшем происходят, процессы аналогичные описанным.

Светоднод 9 каждого разряда 6 установлен в рабочем состоянии на протяжении длительности входного импульса, длительность которого равна максимальному времени срабатывания одного разряда 6. Резисторы 5, 27-29, 32 и 33 необходимы для задания рабочих токов в соответст вующих цепях. Первьй разряд является нулевым, т.е. кодирует О.

Таким образом, при подаче очередного счетного импульса положение разряда, находящегося в проводящем состоянии, смещается на один разряд вправо и посредством оптической связи последнего разряда 6 с элементов ИЛИ-НЕ 22 процесс идет как кольцевой,

В режиме eдинv чнo-нopмaльнoгo кодирования информации на шину 31 управления подается логический О. На выходах первого и второго элементов И-11Е 13 и 14 постоянно присутствует логическая 1, и, когда на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 присутствует логическая 1, первьв и второй транзисторные ключи 23 и 24 постоянно открыты, т.е. создаются условия для срабатывания фототиристоров 7.

В исходное состояние счетчик устанавливается аналогично предьдущему режиму.

После этого на выходах первого и второго элементов И 17 и 18 постоянно присутствуют логические 1, а . первый и второй транзисторные ключи 23 и 24 постоянно открыты. На выходе элемента НЕ 21 постоянно присутствует логический О, а с переключением триггера 3 меняют состояние только третий и четвертый элементы И И-НЕ 15 и 16, а третий и четвертый элементы И 19 и 20 изменяют состоя

ние и находятся в них только протяжении длительности входного импульса, поступающего на первые входы птих элементов И 19 и 20. Переключается третий и четвертый транзисторные ключи 25 и 26, а светодиод 9 разрядов 6 возбуждены только на Iпротяжении длительности входного импульс; а .

С приходом первого импульса на тину 1 счетных импульсов на выходе третьего элемента И 19 появляется .чогическая 1. Третий транзистор- ньп ключ 25 отпирается, светодиод 9 первого разряда 6.1 загорается. На фототиристор 7 второго разряда 6.2 .поступает оптический сигнал, включая его.

С приходом второго импульса воз- бу тщается третий разряд 6.3 и т.д. Все предьиущие возбужденные разряды 6 не обнуляются из-за того, что первый и второй транзисторные ключи 23 и 24 постоянно открыты, а на их коллекторах присутствует нулевой потенциал .

В случае, когда возбуждается последний разряд 6.П, то обнуляются все разряды 6.1,...,6.п и счетчик устанавливается в исходное состояние.

Таким образом, после каждого счетного импульса ко пичество разрядов, находящихся в единичном состоянии, увеличивается. Число разрядов, на- ходяид1хся в единичном состоянии, ото бражает в нарастающем число поступивших импульсов.

Если информация записана в единично-позиционном коде, то, не разрушая записанной информации, можно перейти на единично-норм 1льное кодирование путем подачи логического О на шину 31 управления.

Ф о р . м у л а изобретения

Оптоэлектронный счетчик импульсов, содержащий шину счетных импульсов, шину питания, триггер, узел установки в исходное состояние, ограничи- тельный резистор и в каждом разряде фототиристор с нагрузочным элементом и светодиод, первый вывод которого подючючен к первым выводам фототиристора и нагрузочнот о эле-

мента и оптически связан с фототириг.- тором последующего разряда, шина счетных импульсов Г1одклю1|ена к счет0

5

0

5

5

0

0

45

50 5

ному входу триггс ра, первый вывод резистора узлл установки в исходное состояние подключен к шине 1П1таш1я, а светодиод узла установки в исходное состояние оптически связан с фототиристором первого разряда, вторые выводы фототиристоров } ечетных разрядов и вторые выг.оды фототиристоров четных разрядов соответственно соединены между собой, отличаю- Ш и и с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности,расширения функциональных возможностей, повышения надежности функционирования и достоверности установки в начальное состояние, в него введены четьфе элемента И-НЕ, четыре элемента И, элемент НЕ, элемент 1ШИ-НЕ с пцним оптическим и одним электрическим входами, четьфе транзисторных ключа,три дополнительных ограничительных резистора, шина запуска и ишна управления, а в каждый разряд - два ограничительных резистора, первый из ко- торьк включен между шиной питания и вторым выводом нагрузочного элемента, прямой выход триг гера подключен к вторым входам первого и третьего элемента И-НЕ, выходы которых соответственно подк.пючены к первому и третьему элементам И, инверсный выход триггера подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых соответственно подключены к вторым входам второго и четвертого элементов И, электрический вход элемента ШМ-НЕ подключен к шине запуска, оптический вход оптически связав со светодиодом последнего разряда, а выход подютючен к входу установки в О триггера к первым входам первого и второго элементов И и через последовательно соедине}1ные светодиод и резистор узла установки в исходное состояние к шине питания, шина счетных импульсов подключена к первым входам третьего и четвертого элементов И, шина управления подключена к первым входам первого и второго элементов И-НЕ и к входу элемента НЕ, выход которого . подключен к nepBtiiM входам третьего, и четвертого элементов И-НЕ, базы первого, второг о, третьего и четвертого транзис орв1ьгх ключей подключены с.оответственно через ограничительный и дополнительные ограничительные резисторы к выходам первого, второго, третьего и четвертого элементов И, эмиттеры первого и второго транзисторных ключей подключены к общей имне, а коллекторы соответственно - к вторым выводам фототиристоров нечетных и четньк разрядов, коллекторы третьего и четвертого транзисторных ключей подключены к шине питания, а их эмиттеры соответственно через вторые ограничительные резисторы - к вторым выводам светодиодов нечетных и четных разрядов.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и импульсной техники. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности, расширение функциональных возможностей, повышение надежности функционирования и достоверности установки в начальное состояние-достигается за счет введения четырех элементов И-НЕ, четырех элементов И, элемента НЕ, элемента ИЛИ-НЕ с оптическим и электрическим входами, четырех транзисторных ключей, шины запуска и шины управления. Оптоэлектронный счетчик импульсов может работать в двух режимах: режиме единично-позиционного кодирования информации и режиме единично-нормального кодирования информации. В первом режиме на шину управления подается уровень логической "1", во втором - логического "0". 1 ил.