Оптоэлектронное устройство Советский патент 1976 года по МПК H03K19/14 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и предназначено для использования в счетных машинах, дискретной автоматике и телемеханике, в телеизмерении.

В импульсной технике известны оптоэлектронные устройства, выполненные на оптроне с положительной обратной связью 1.

Известно также оптоэлектронное устройство, содержащее оптрон с положительной обратной связью, источник и приемник излучения которого зашунтированы приемниками излучения, оптически связанными с управляющими источниками излучения 2.

Однако у известных устройств узкие функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предлагаемое оптоэлектронное устройство введен канал запаздывающей обратной связи, содержащий источник излучения, оптически связанный с фотоприемником, который включен последовательно с одним из управляющих источников излучения, и фотоприем-ник, оптически связанный с источником излучения, который включен последовательно с источником излучения оптрона.

На чертеже представлена схема предлагаемого оптоэлектронного устройства.

Оптоэлектронное устройство состоит из входного излучателя - светодиода 1, воздействующего световым потоком на приемник излучения - фоторезистор 2, шунтирующий

источник излучения - светодиод 3, который с

приемником излучения - фоторезистором 4

образует оптрон с положительной оптической

обратной связью.

На приемник излучения - фоторезистор 5

воздействует световой поток от излучателя - светодиода 6.

Канал обратной запаздывающей связи реализуется через источник излучения - светодиод 7, приемник излучения - фоторезистор

8, источник излучения - светодиод 9, приемник излучения - фоторезистор 10, излучатель 1.

В режиме усиления постоянного напряжения устройство работает следующим образом.

К шинам 11 - 12, 13-14, 15-16 подключается постоянное напряжение; входное усиливаемое напряжение подается на светодиод 6 через шины 17-18. Нри увеличении входного напряжения увеличивается световой поток светодиода 6, сопротивление фоторезистора 5 уменьшается, ток в цепи первого каскада увеличивается, следовательно, увеличивается световой поток светодиода 7, который воздействует на фоторезистор 8. Ток второго каскада возрастает, вызывая увеличение светового

потока светодиода 9 и благодаря уменьшению сопротивления фоторезистора 10 увеличение тока выходного каскада. Вследствие того что на каждом каскаде происходит усиление сигнала в 15-20 раз, общий коэффициент усиления по напряжению для такого трехкаскадного усилителя может достигать 3000-4000 и выше.

В режиме усиления переменного напряжения во входной каскад включается дополнительный источник смеш,ения для создания рабочей точки, относительно которой меняется входное напряжение.

Переменный сигнал с выходного каскада можно снять через разделительный конденсатор, который на схеме не показан.

В режиме триггера устройство работает следующим образом.

Управляющие импульсы поступают на светодиод 1 (через шины 19-11) и светодиод 6 (через шины 17-18). На шины 15-20 (причем шины 20 и 16 закорачиваются) подается постоянное напряжение питания. Выходной сигнал триггера (состояние «О - ток регенеративного оптрона имеет минимальное значение; состояние «1 - максимальное значение) снимается со светодиода 7, воздействующего на фоторезистор 8. Схема может занимать одно из устойчивых состояний «О или «1.

Допустим, схема находится в состоянии «О, т. е. ток через светодиод 7 -практически не протекает вследствие очень большого темпового сопротивления фоторезисторов 4 и 5. При подаче импульса на шины зажигается светодиод 6, который, воздействуя световым потоком на фоторезистор 5, уменьшает его величину, при этом ток через светодиод 3 увеличивается. А так как световой поток светодиода 3 воздействует на фоторезистор 4, последовательно с ним соединенный, то уменьшение сопротивления фоторезистора 4 влечет за собой новое увеличение тока через светодиод 3. Процесс нарастания тока лроходит лавинообразно до тех пор, пока в схеме не установится максимальный ток, определяемый световым сопротивлением фоторезистора 4. Схема занимает новое устойчивое положение, которое сохраняется сколь угодно долго и после окончания управляющего импульса на шинах 17-18.

Для того чтобы схему перевести в состояние «О, необходимо воздействовать управляющим импульсом на светодиод 1 (через шины 19-11). При этом светодиод 1 воздействует на фоторезистор 2 - происходит шунтирование светодиода 3. Ток через него уменьшается, что приводит к увеличению сопротивления фоторезистора 4 и как следствие - к дальнейшему уменьшению тока светодиода 3. Этот процесс лавинообразно проходит до тех пор, пока ток в цепи регенеративного оптрона не будет равен минимальному значению, определяемому темповым сопротивлением фоторезисторов 4 и 5. Это состояние схема сохраняет до тех пор, пока на шины 17-18 не воздействует управляющее напряжение.

Выходное состояние триггера может определяться или оптическим сигналом (световой

поток светодиода 7), или электрическим (падение напряжения на светодиоде 7), или через каскад усиления фоторезистор 8 - светодиод 9 (падение напряжения в цепи фоторезистора 10).

В режиме релаксационного генератора устройство работает следующим образом.

Постоянное напряжение подводится к шинам 19-12, 13-14, 15-20, причем величина напряжения на шинах 15-20 выбирается таКИМ образом, что при подаче данного напряжения на регенеративный оптрон схема занимает устойчивое положение, из которого мгновенно переходит в устойчивое состояние, при котором ток в схеме регенеративного оптрона

имеет максимальное значение. Следовательно, фоторезистор 8 высвечивается максимальным световым потоком светодиода 7. Спустя некоторое время зап (время запаздывания), обусловленное инерционностью фоторезистора

10, фоторезистора 2, происходит шунтирование светодиода 3. Ток в цепи регенеративного оптрона уменьшается.

Световой поток светодиода 7 при этом равен нулю, а сопротивление фоторезистора

8 - максимальное, происходит гашение светодиода 9 и спустя некоторое время запаздывания гашение светодиода 1. Сопротивление фоторезистора 2 становится максимальным (до 0,5 мом), светодиод 3 не шунтируется. В схеме возникает новый скачок тока.

Процесс генерации, таким образом, начинается с начала. Время задержки обусловлено как числом каскадов в цепи обратной связи, так и величиной питающего напряжения на

шинах 19-11 и 13-14, так как инерционность фоторезисторов зависит также от уровня возбуждения.

В режиме широтно-импульсного модулятора устройство работает следующим образом.

На шины 15-20 подается опорное синусоидальное переменное напряжение с рабочей частотой f. Благодаря релейной характеристике н вентильному свойству светодиодов переменное синусоидальное напряжение преобразуется в импульсы одной полярности, причем ширина импульсов зависит от напряжения, приложенного к светодиоду 1, так как напряжение загорания для регенеративного оптрона зависит от величины шунтирующего светодиод

3 сопротивления фоторезистора 2.

При использовании в качестве источников излучения люминесцентных конденсаторов возможно получение не только видеоимпульсов, но и радиоимпульсов. Частота заполнения импульсов соответствует частоте питающего напряжения (на шинах 15-20). При этом питание каскадов обратной запаздывающей связи (шины 19-12, 13-14) в случае релаксационного генератора радиоимпульсов может

осуществляться как постоянным, так и переменным напряжением.

Формула изобретения

Онтоэлектронное устройство, содержащее оптрон с положительной обратной связью, источник и приемник излучения которого зашунтированы приемниками излучения, оптически связанными с управляющими источниками излучения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введен канал запаздывающей обратной связи, содержащий источник излучения, оптически связанный с фотоприемником, который включен последовательно с одним из управляющих источников излучения, и фотоприемник, оптически связанный с источником излучения, который включен последовательно с источником излучения оптрона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США № 3042807, кл. 250-213, опубл. 03.07.62.

2.Патент США N 3031579, кл. 250-213, опубл. 24.04.62 (прототип).