Фотодатчик Советский патент 1989 года по МПК H03K17/00 G01B11/00 

0+Un

Выход

сд 1ч:

СП

00

;о со

Un

Фа9.1

14)

Изобретение относится к контрольно-измерительной и сигнальной технике и может быть использовано в качестве средства автоматизации, в частности в устройствах управления манипуляторами и работами.

Цель изобретения - расширение области применения фотодатчика в качестве сигнального порогового устройства за счет устранения в выходном сигнале импульсной составляющей напряжения и увеличение мопцюсти выходных цепей фотодатчика.

На фиг. 1 приведена электрическая схема фотодатчика; на фиг. 2 - временные диаграммы работы фотодатчика

Фотодатчик (фиг. 1) содержит фотодиод 1, подключенный катодом к положительной шине питания +U, а анодом - к нагрузочному резистору 2 и S-входу RS-триггера 3. Второй вывод нагрузочного резистора 2 подключен к отрицательной шине питания -и„. R-вход триггера 3 через конденсатор 4 соединен с отрицательной шиной питания -и и через параллельно соединенные резистор 5 и диод 6 - с прямым выходом Q триггера 3с Причем к R-входу триггера подсоединен анод диода 6. Инверсны выход Q триггера 3 соединен с базой транзистора 7, эмиттер которого соединен с первым выводом обмотки 8 электромагнитного реле и резистором 9. Второй вывод резистора 9 соединен с первым выводом конденсатора 10, а вторые выводы обмотки 8 реле и конденсатора 1 соединены с отрицательной шиной питания -и,. Коллектор транзистора 7 соединен с катодом светодиода 11, анод которого соединен с плюсовой шиной питания +U. Выход фотодатчика образован незапитанными контактами 12 реле.

Фотодатчик работает следующим образом.

Для определенности предположим, что при подаче питания триггер 3 устанавливается в единичное состояние, которое принимают за исходное .(фиг. 2, момент времени t). При этом транзистор 7 выключен, светодио 11 обесточен, на входах S и R триггера 3 действуют нулевые сигналы. С момента t, начинается заряд конденсатора 4 через резистор 5. Напряжение на R-входе триггера U нарастает и при достижении значения пере0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключения и ДГ1 триггер 3 переключается в нулевое состояние (фиг„ 2, момент времени t). На выходе Q триггера напряжение становится равным нулю и через диод 6 происходит быстрый разряд конденсаторов 4, а единичным напряжением с выхода (J триггера 3 включаются транзистор 7 и светодиод 11.

В результате облучения фотодиода 1 появляются и нарастают его фототок и напряжение на резисторе 2, поданное на S-вход триггера 3-Us. Когда это напряжение достигает значения напряжения переключения U,p, триггер переключается в единичное состояние (фиг. 2, момент времени t) и схема возвращается в исходное состояние. Далее все процессы повторяются.

С момента времени t, когда начинается формирование импульса, ток (J транзистора 7 протекает по цепи резистор 9 - конденсатор 10. Вследствие большого индуктивного сопротивления обмотки 8 реле ток ip через нее за время формирования импульса не успевает нарасти до сколько-нибудь значимой величины (фиг. 2, интервал времени ,). Напряжение на конденсаторе 10 за время формирования импульса также увеличивается незначительно, так что ток его разряда в паузе между импульсами через обмотку реле близок к нулЮо

При частичном перекрытии потока сначала характер процессов, происходящих в автогенераторе, не изменяется - отличие заключается только в увеличении длительности генерируемых импульсов (фиг. 2, интервал времени tj-t), что не приводит к срабатыванию реле. При дальнейшем снижении величины потока в цепи обратной связи установившееся значение фототока фотодиода снижается ниже некоторого предельного значения и напряжение Us уже не может достичь значения напряжения Ug переключения триггера 3 по S-входу и триггер постоянно находится в состоянии генерации импульса (фиг. 2, момент времени 15-и далее). При этом конденсатор Ш через некоторое время заряжается до напряжения, близкого к единичному, а ток обмотки 8 реле к моменту времени t достигает значения тока срабатывания реле ijp и реле включается, а его контакты 12 замыкаются (фиг. 2,

момент времени t). При восстановлении потока о&лучения фотодиода генерация возобновляется, а конденсатор 10 разряжается через обмотку 8 реле и оно выключается, а его контакты размыкаются.

Совмещение функций автогенератора и дискриминатора, а также использование в качестве выходных цепей контактной группы реле позволяет при реализации фотодатчика просто и с малыми затратами увеличить мощность выходных цепей и исключить из выходного сигнала импульсную составляющую напряжения, что дает возможность использовать фотодатчик в качестве сигнального порогового устройства и расширить тем самым область его применения.

По сравнению с прототипом изобретение имеет следующие преимущества: возможность использования фотодатчика в качестве сигнального порогового

рованы от его схемы, что упрощает согласования фотодатчика с внешними цепями управляемого им устройства; отсутствие импульрной составляющей напряжения в выходном сигнале фотодатчика. Указанные преимущества достигаются простыми и дешевыми средствами, без увеличения токопотреб- ления фотодатчика.

Формула изобретения

Фотодатчик по авт. св. № 1401551, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет устранения в выходном сигнале импульсной составляющей напряжения и увеличения мощности выходного сигнала, в него дополнительно введены реле, один вывод обмотки которого подключен к эмиттеру транзистора, и второй конденсатор, один вывод которого соединен с вторым вьшодом

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в качестве средств автоматизации, в частности в устройствах управления манипуляторами и роботами. Целью изобретения является расширение области применения фотодатчика, что достигается за счет устранения из выходного сигнала импульсной составляющей напряжения и увеличения мощности выходных цепей фотодатчика. Фотодатчик работает в импульсном режиме. Автогенератор фотодатчика сконструирован на базе RS-триггера 3 и содержит также транзисторный усилитель 7 тока светодиода 11, который одновременно выполняет функции усилителя постоянного тока для питания обмотки 8 электромагнитного реле. В результате схемного совмещения автогенератора фотодатчик прост, экономичен, имеет малую массу и габариты. 2 ил.

устройства; более мощные выходные це- 25третьего резистора, а вторые выводы

пи, при этом одновременно можно ис-и конденсатора, и обмотки реле соепользовать в качестве выходов фото-динены с минусовой шиной питания, выдатчика и выходы триггера; выходныеходом фотодатчика служит контактная

цепи фотодатчика электрически изоли-группа реле.