Оптический датчик Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Ол

о

О)

00

3.150

Изобретение относится к устройствам регистрации изменения интенсивности светового луча и может быть применено в автоматике, в частности, для контроля наличия объектов на ленте транспортера.

Цель изобретения - расширение диапазона работоспособности датчика в условиях внешней засветки.

На чертеже представлена структурная схема оптического датчика.

Оптический датчик содержит источник I питания, мультивибратор 2, све тоизлучающий диод 3, анод которого подключен к выходу мультивибратора 2, а катод к общей шине источника 1 питания, фотодиод 4, интегратор 5, последовательно включенные усилитель 6 и детектор 7 с накопительным кон- денсатором, подключенным к обш;ей шине источника 1 питания, второй конденсатор 8, первый 9, второй 10, третий 11 резисторы, последовательно включенные между шинами источни- ка 1 питания, четвертый 12, пятый 13, шестой J4 резисторы и компаратор 15, первьм вход которого подключен к выходу детектора 7 и через шестой резистор 14 подключен к выход усилителя 6 и к первому входу интегратора 5, второй вход которого подключен к узлу соединения второго 10 И- третьего 11 резисторов, выход интегратора 5 через пятый резистор 13 объединен со входом усилителя 6 и через второй конденсатор В подключен к аноду фотодиода 4, подключенному через четвертый резистор 12 к общей шине источника питания, катод фотодиода 4 подключен к узлу соединения первого и второго резисторов 9 и 10 и к входу компаратора 15, выход которого является выходом оптического датчика,

Устройство работает следующим образом .

В исходном состоянии мультивибратор 2 формирует импульсы тока, кото- рые включают светоизлучающий диод 3. При наличии светового канала импульсы света, генерируемые светоди- одом 3, попадают на фотодиод 4 и формируют импульсы напряжения на резисторе 12, которые через раздели- тельный конденсатор 8 поступают на вход усилителя 6. При этом постоянно напряжение, формируемое на резисторе 12 за счет внешнего фонового освещения, через конденсатор 8 не проходит, а переменная составляющая напряжения на резисторе 12, обусловленная переменной составляющей внешнего освщения частично; подавляется КС-цепью состоящей из конденсатора 8 и 1вход- ного сопротивления усилителя 6. Импульсное напряжение, поступающее- на вход усилителя-6, усиливается и детектируется детектором 7. -Напряжение, поступающее с выхода детектора 7 на первый вход компаратора 15, пре вьш1ает постоянное пороговое напряжение на втором входе компаратора 15 и на выходе устройства формируется напряжение логической единицы.

При пересечении светового канала объектом импульсное напряжение на вход усилителя 6 не поступает и на выходе усилителя 6 формируется постоянное напряжение, уровень которого меньше, чем пороговое напряжение на втором входе компаратора 15. Накопительный конденсатор детектора 7 разряжается через резистор 14 до уровня постоянного выходного напряжения усилителя 6 и на выходе устройства формируется уровень логического нуля.

Интегратор 5 служит для стабилизации выходного напряжения усилителя 6 при воздействии, различных дестабилизирующих факторов: изменения напряжения источников питания, теплового дрейфа выходного напряжения усилителя и т.д.

Постоянная времени интегратора 5 выбирается из условия неискаженной . передачи полезного импульсного сигнала усилителем 6

ИНТ

К

7г

Ч)

гp,e д - постоянная интегрирования

интегратора 5;

К - коэффициент усиления усилителя 6;

&ц - длительность импульса светового излучения. 1

Пострянное напряжение на выходе

усилителя 6 стабилизируется на уровне, равном напряжению, подаваемому на второй вход интегратора 5 с узла соединения резисторов 10 и 11. Таким образом, постоянная составляющая напряжения на выходе усилителя 6 меньш чем пороговое напряжение на втором входе компаратора 15, формируемое

5150961

в узле соединения резисторов 9 и 10, причем это соотношение не меняется при колебаниях напряжения источника 1 питания, что повышает надежность срабатывания устройства и расширяет диапазон его работоспособности в условиях внешней засветки.

Формула изобретения

Оптический датчик, содержащий источник питания, мультивибратор, сне- тоизлучающий диод, анод которого подключен к выходу мультивибратора, а катод - к общей шине источника питания, фотодиод, интегратор, последовательно включенные усилитель и детектор с накопительным конденсатором подключенным к общей шине источника питания, отличающийся те что, с целью расширения диапазона работоспособности датчика в условиях

0

5

0

86

внешней засветки, в него введены второй конденсатор, nepBbriij второй и третий резисторы, последовательно включенные между тинами источника питания, четвертый, пятый, шестой резисторы и компаратор, первый вход которого подклточен к выходу детектора и через шестой резистор - к- выходу усилителя и к первому входу интегратора, второй вход которого подключен к узлу соединения второго и третьего резисторов, выход интегратора через пятый резистор объединен с входом усилителя и через второй конденсатор подключен к аноду фотодиода, подключенному через четвертый резистор к общей шине источника питания, катод фотодиода подключен к узлу соединения первого и второго резисторов и к второму входу компаратора, выход которого является выходом оптического датчика.

Изобретение относится к устройствам регистрации изменения интенсивности светового луча и может быть применено для контроля наличия объектов на ленте транспортера. Цель изобретения - расширение диапазона работоспособности датчика в условиях внешней засветки. Импульсы света, генерируемые светоизлучающим диодом 3, попадая на фотодиод 4, формируют импульсы фототока, которые формируют импульсы напряжения, поступающие через разделительный конденсатор 8 на вход усилителя 6. Импульсы напряжения усиливаются и детектируются с помощью детектора 7, на конденсаторе которого формируется постоянное напряжение, поступающее на первый вход компаратора 15 и устанавливающее на его выходе уровень логической "1." При пересечении светового канала объектом импульсное напряжение на вход усилителя не поступает, на выходе же его формируется постоянное напряжение, обусловленное наличием цепи отрицательной обратной связи усилителя. На выходе компаратора при этом устанавливается напряжение логического "0". 1 ил.