Фотоприемное устройство Советский патент 1992 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в устройствах контроля и автоматики. /

Известно фотоприёмное устройство, содержащее усилитель, выход которого является выходом устройства, последовательно включенные между входом и выходом усилителя фотодиод и двухполюсник, а также параллельно включенные между входом усилителя и шиной нулевого потенциала резистор и конденсатор.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что пороговая чувствительность устройства не может регулироваться.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоприемн,ое устройство, содержащее источник опорного напряжения, компаратор, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент ИЛИ, элемент задержки и генератор импульсов регулируемой частоты, в котором первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй с выходом интегратора со сбросом, а выход является выходом устройства, фотоэлектрический

преобразователь включен между выходом интегратора со сбросом и шиной нулевого потенциала, элемент задержки включен между выходом компаратора и первым входом элемента ИЛИ, соединенного своим входом с выходом генератор импульсов регулируемой частоты, а выходом - с входом интегратора со сбросом.

Недрстатком известного устройства является низкая линейность преобразования интенсивности светового потока в частоту импульсов вблизи границы чувствительности, обусловленная воздействием импульсов генератора регулируемой частоты.

Целью изобретения является повышение линейности преобразования интесивности светового потока в частоту следования импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напряжения, компаратор, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход является вь1ходом устройства, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент 2 ИЛИ и элемент задержки, введены второй и третий источники опорного напряжения, второй компаратор, операционный усилитель, конденсатор и электронный ключ, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второго компаратора, к второму входу которого через интегратор со сбросом подключен выход третьего источника опорного напряжения, фотоэлектрический, преобразователь включен между выходом третьего источника опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с вторым входом первого компаратора, конденсатор и электронный ключ включены параллельно между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы элемента 2 ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а выход - через элемент задержки с входом сброса интегратора и управляющим входом электронного ключа.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Фотоприемное устройство содержит источники 1-3 опорного напряжения, компараторы 4 и 5, интегратор 6 со сбросом, операционный усилитель 7, фотоэлектрический преобразователь 8, конденсатор 9, электронный ключ 10, элемент 11 задержки и элемент ИЛИ 12. Выход источника 1 соединен с сигнальным входом интегратора 6,

вход сброса которого соединен с выходом элемента 11 и управляющим входом ключа 10, а выход - с вторым входом компаратора 4, соединенного своим первым входом с выходом источника 2, а выходом - с вторым входом элемента 12. Инвертирующий вход усилителя 7 через преобразователь 8 соединен с выходом источника 1, неинвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, а

0 выход - с вторым входом компаратора 5, первый вход которого соединен с выходом источника 3, а выход - с выходнойшиной 13 и первым входом элемента 12, соединенного своим выходом с входом элемента 11.

5 Первый вывод конденсатора 9 соединен с сигнальным входом ключа 10 и выходом усилителя 7, а второй - с выходом ключа 10 и инвертирующим входом усилителя 7.

Устройство работает следующим обра0 зом..

Усилитель 7 совместно с преобразователем 8, конденсатором 9 и ключом 10 образуют интегратор со сбросом, при этом постоянная времени этого интегратора обратно пропорциональна интенсивности светового потока. Опорное напряжение уровня Ui с выхода источника 1 поступает на входы этого интегратора и интегратора 6. Под действием напряжения уровня Ui на

0 выходе усилителя 7 и втором входе компаратора 5 формируется линейно нарастающее напряжение, причем скорость его нарастания линейно связана с уровнем Ui напряжения источника 1 и интенсивностью

5 светового потока.

Аналогично на выходе интегратора 6 и втором входе компаратора 4 формируется линейно нарастающее напряжение, скорость нарастания которого прямо пропорциональна уровню Ui напряжения источника 1 и обратно пропорциональна постоянной т времени интегратора 6.

На первые входы компараторов 5 и 4 поступают опорные напряжения уровней Ua

5 и U2 от источников 3 и 2 соответственно.

При достижении напряжением на выходе усилителя 7 уровня Us срабатывает компаратор 5, на его выходе и на шине 13 формируется импульс, который, проходя через элементы 12 и 11, поступает на управляющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора б. Ключ 10 замыкается, конденсатор 9 разряжается через ключ 10 и напряжение на выходе усилителя 7 скачко5 образно уменьшается до нуля. Одновременно под действием импульса сброса обнуляется интегратор 6. Далее цикл повторяется. Таким образом, на выходе компаратора 5 и шине 13 формируется последовательность импульсов с частотой f, определяемой выражением

.GUi

сиз

где G - проводимость преобразователя 8;

С - емкость конденсатора .9,

Поскольку проводимость G линейно связана с интенсивностью светового потока, частота f импульсов на выходе устройства пропорциональна интенсивности светового потока, причем коэффициент пропорциональности легко может регулироваться путем соответствующей установки уровней Ui и из источников 1 и 3.

Интегратор 6 совместно с компаратором 4 и источником 2 обеспечивают регулировку порога чувствительности устройства.

При проводимости GI преобразователя 8, удовлетворяющей условию

сиз

G U2r

компаратор 5 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 4, и наличие интегратора 6, компаратора4 и источника 2 на работе устройства не сказывается.

При проводимости С преобразователя 8, удовлетворяющей условию

сиз

G

и

компаратор 4 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 5. В результате срабатывания компаратор 4 формирует импульс, который через элементы 12 и 11 проходит на управляющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора 6, интегратор 6 и усилитель 7 обнуляются. Далее процесс повторяется, В этом случае на выходе компаратора 5 и шине 13 импульсы не формируются.

Таким образом, выбирая уровень U2 напряжения, формируемого источником 2, из условия

vj.MHH t

где GMHH - проводимость преобразователя 8, соответствующая требуемой чувствительности устройства, легко можно регулировать порог чувстви5 тельности устройства.

Линейность -преобразования интенсивности светового потока в частоту сохраняется во всем диапазоне изменения интенсивности светового потока, начиная с

0 границы чувствительности, так как здесь обнуление интегратора осуществляется лишь под воздействием импульсов с выхода компаратора 5, в отличие от известного устройства, где такое обнуление осуществляется

5 не только импульсами с выхода компаратора 5, но и импульсами генератора регулируемой частоты, что нарушает линейность преобразования, особенно вблизи порога чувствительности.

0Формулаизобретения;

Фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напряжения,выход которого соединен с первым входом компаратора, интегратор со сбросом, фотозлект5 рический преобразователь, Злемент ИЛИ и элемент задержки, при этом выход компаратора является выходом устройства, отл ичающееся тем, что, с целью повышения линейности преобразования интенсивности светового потока в частоту следования импульсов, в него введены второй и третий источники опорного напряжения, второй компаратор, операционный усилитель, конденсатор и электронный ключ, выход второ5 го источника опорного напряжения соединен с первым входом второго компаратора, к второму входу которого через интегратор со сбросом подключен выход третьего источника опорного напряжения, 0 фотоэлектрический преобразователь включая между выходом третьего источника опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной

5 нулевого потенциала, а выход - с вторым входом первйго компаратора, конденсатор и электронный ключ включены параллельно между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы элемента

0 ИЛИ соединены с выходами первого и второго компараторов, а выход - через элемент задержки с входом сброса интегратора и управляющим входом электронного ключа.

77 /2

13 -о

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано .в устройствах контроля и автоматики. Целью изобретения является повышение линейности преобразования интенсивности светового потока в частоту следования импульсов. Фотоприемное устройство содержит три источника опорного напряжения, два компаратора, интегратор со сбросом, операционный усилитель, фотоэлектрический преобразователь, конденсатор, электронный ключ, элемент задержки и элемент 2 ИЛИ. Выход первого источника соединен с сигнальным входом интегратора, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки и управляющим входом ключа, а выход - с вторым входом первого компаратора, соединенного своим первым входом с выходом второго источника, а выходом - с вторым входом элемента 2 ИЛИ. Инвертирующий вход усилителя через фотоэлектрический преобразователь соединен с выходом первого источника, инвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, а выход - с вторым входом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом третьего источника, а выход с выходной шиной и первым входом элемента 2 ИЛИ, соединенного своим выходом с входом элемента задержки. Первый вывод конденсатора соединен с сигнальным входом ключа и выходом усилителя, а второй - с выходом ключа и инвертирующим входом усилителя. 1 ил. .СПс