Фотореле Советский патент 1991 года по МПК H03K17/78 

Изобретение относится к средствам автоматизации и контроля технологических процессов и может быть использовано, в частности, для подсчета изделий из прозрачных материалов.

Цель изобретения - повышение чувствительности фотореле при высоком уровне освещенности фотоприемника.

На чертеже представлена структурная схема фотореле.

Фотореле содержит первый излучатель 1, первый фотоприемник 2, объект 3 обнаружения, второй излучатель 4, второй фотоприемник 5, первый усилитель 6, второй усилитель 7, дифференциальный усилитель 8, генератор 9, усилитель 10 рассогласования, сумматор 11.

Первые излучатель 1 и фотоприемник 2 образуют первый оптический канал, вторые излучатель 4 и фотоприемник 5 образуют второй оптический канал, первый излучатель 1, второй фотоприемник 5 и объект 3 из прозрачного материала образуют третий оптический канал, фото приемники 2 и 5 соединены с усилителями б и 7, выходы которых соединены с ВХОДЭРЛИ дифференциального усилителя 8, выход которого подключен к первому входу сумматора 11, второй вход которого подсоединен к выходу усилителя 7, выход сумматора 11 соединен с первым входом усилителя 10 рассогласования,- на второй вход которого подается опорное напряжение, выход усилителя 10 рассогласования является выхо

Ч

I Г ..А

дом генератора 9 и подключен к излучателям 1 и 4, а выход дифференциального усилителя 8 является выходом фотореле.

Фотореле работает следующим образом.

Предположим, что объект 3 обнаружений отсутствует.

На один из входов усилителя 10 рассогласования поступает опорный сигнал, например прямоугольные импу/ьсы. строго одинаковой амплитуды, на другой - сумма сигналов (сигнал А7 с зыхода второго усилителя 7 и сигнал А8 с выхода дифференциального усилителя 8) с выхода сумматора 11. Однако при отсутствии объекта (учигывая, что геометрически оптические каналы одинаковы, элементы одинаковы, мзлуматели включены последовательно) сигнал на выходе дифференциального усилителя А8 равен О и сигнал на выходе фотореле отсутствует. Таким образом, на одном из оходов усилителя 10 рассогласования присутствует опорный сигнал, на другом - сигнал А7 (). По петле обратной связи, включающей второй излучатель 4 - второй фотоприемник 5 - второй оптический канал между ними - второй усилитель 7, усилитель 10 рассогласования уменьшает разницу между опорным сигналом Don (на первом входе) и сигналом А7 (на втором входе) до 0, Сигнал А7 будет отслеживать форму и величину опорного сигнала, при стабиг. - оции величины сигнала А7 на выходе второго усилитепя 7 будет стабилизироваться сигнал Аб на выходе первого усилителя 5.

В результате дестабилизиоующих факторов, например запыленности, будет изменяться величина освещенности на фотоприемниках (уменьшаться при увели- -°зиии запыленности). Сигнал А7 на выходе второго усилителя 7 будет уменьшаться, однако усилитель 10 рассогласования увеличит величину тока в излучателях 1, 4 до прежнего уровня сигнала А7,

Предположим, в первом оптическом канале находится объект, например, из стекла.

Без объекта 3 в первом оптическом канале значения сигналов Аб и А7 равны между собой и равны Аном. (номинальное значение, амплитуда которого равна амплитуде опорного сигнала).

.

Когда объект 3 находится в первом оптическом канале, то из-за поглощения светового потока сигнал на выходе усилителя б уменьшается на величину ДА6 и становится равным Аном.- ААб. Кроме того, за счет отражения от изделия светового потока от

излучателя 1 формируется оптическая связь: первый излучатель 1 - объект 3 - второй фотоприемник 5 (третий оптический канал), которая вызывает увеличение слгнала на выходе усилителя 7 на величину ДА за счет увеличения светового потока на фотоприемнике 5. Сигнал на выходе усилителя А7 становится равным АНОМ+ ДА7

На выходе дифференциального усилителя 8 формируется сигнал А8(Аном.- ДАоНАном+ ДА7ИД А6+ДА 7)

Данный сигнал является выходным сигналом фотореле,

Таким образом, за счет образования третьего оптического канала создается эф- фект увеличения чувствительности фотореле.

Связь выхода дифференциального усилителя 8 с первым входом сумматора 11 придает фотореле релейную характеристику. При наличии такой связи сигнал на выходе сумматора 11 равен

А11(Аном+ ДА7И Д Аб+ Д А7)АНОМ.- Д А6, где (АНОМ.+ ДА7) - сигнал на выходе второго усилителя 7;

(Д А5+ Д А7) - сигнал на выходе дифференциального усилителя 8.

Связь с выхода дифференциального усилителя 8 на первый вход сумматора 11 не позволяет уменьшить чувствительность фотореле за счет уменьшения величины тока излучагэлей.

Данная связь позволяет сформировать релейную характеристику фотореле. Сигнал на выходе усилителя 10 рассогласования равен

A10(U0n-AH) К10 иСп.-(АНом - ДА6) -К10,

где А10 - сигнал на выходе усилителя 10 рассогласования;

Uon. - опорный сигнал;

К10 - коэффициент усиления усилителя

Ю.

Так как и0п.АНом., то А10 ДА6 -К10, Величина рассогласования определяется лишь приращением сигнала на выходе первого усилителя 6. Приращение ДА6

скомпенсируется увеличением тока излучения, что вызовет еще большее приращение ДА6(и ДА7 в том числе). Возникает положительная оборотная связь, формирующая релейную характеристику фотореле. При

выходе изделия из первого оптического канала знак приращения меняется на обратный, возникает положительная обратная связь на уменьшение тока излучения, наступает возврат фотореле в исходное положение.

За счет дифференциального включения фотоприемников 2, 5 достигается эффект помехоустойчивости, так как помеха, воздействуя на оба канала, взаимно вычитается на входах дифференциального усилителя 8 (частота помехи принципиального значения не имеет).

Формула изобретения 1. Фотореле, содержащее первый излучатель и первый фотоприемник, образующие первый оптический канал, второй излучатель и второй фотоприемник, образующие второй оптический канал, генератор, дифференциальный усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, введены первый и второй усилители, входы которых соединены с выходами соответствующих фотоприемников, а выходы - с входами дифференциального

усилителя, выход которого соединен с первым входом генератора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя, выход генератора подключен к излучателям, которые соединены между собой, причем оптические каналы расположены параллельно друг другу, а направление излучения в них противоположно, входом фотореле является первый оптический канал, а выход

0 дифференциального усилителя является выходом фотореле.

2. Фотореле по п. 1, отличающее- с я тем, что генератор выполнен в виде сумматора и усилителя рассогласования,

5 первый и второй входы сумматора являются первым и вторым входами генератора, выход сумматора соединен с первым входом усилителя рассогласования, второй вход которого соединен с источником опорного на0 пряжения, а выход усичителя рассогласования является выходом генератора.

Изобретение относится к автоматизации и контролю технологических процессов и может быть использовано для обнаружения прозрачных объектов (например, из стекла). Цель изобретения - увеличение чув ствительности фоторете при незнзчитель ных изменениях светового потока Положительный эффект достигается тем, что второй оптический канал излучатель- приемник располагается встречно первому оптическому каналу так, что при пересечении прозрачным объектом первого оптического канала благодаря отражению возникает третий оптический канал с излучателя первого канала на фотоприемник второго качала Сигнал, возникающий ь третьем оптическом канале, усиливает сигнал первого канала. Дифференциальным усилитель и наличие обрзтной связи уменьшают влияние дестабилизирующих факторов. 1 з.п. ф-лы 1 ил