Оптоэлектронный переключатель Советский патент 1979 года по МПК H03K17/56 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для регистрации одно- и двулолярных сигналов.

По основному авт. свид. № 513497 известен оптоэлектронный переключатель, содержащий входной светодиод, оптически связанный с фотодиодом, включенным между шиной питания и входной цепью транзисторного ключа, дополнительный фотодиод, оптически связанный со светодиодом, и переменный резистор, причем катод дополнительного фотодиода подключен к аноду фотодиода, оптически связанного с входным светодиодом. Дополнительный светодиод включен последовательно с переменным резистором между шиной питания и обшей шиной. Переключатель содержит также диод, второй переменный резистор и дополнительный ключ, два фотодиода и два светодиода, причем первый дополнительный фотодиод включен между общей шиной и входом основного транзисторного ключа и оптически связан с первым дополнительным светодиодом, который включен встречно-параллельно основному. Второй дополнительный фотодиод оптически связан с вторым дополнительным светодиодом, который включен между общей шиной и выводом второго переменного резистора, другой вывод которого соединен с шиной питания. Дополнительный транзисторный ключ включен между общей шиной и светодиодом, соединенным через первый переменный резистор с шиной питания, вход дополнительного транзисторного ключа соединен с выходом основного, а диод включен в прямом направлении между точкой соединения второго дополнительного светодиода с вторым переменным резистором и точкой соединения дополнительного транзисторного ключа со светодиодом, включенным последовательно с первым переменным резистором.

Недостатком такого переключателя является невозможность регистрации однополярных и двуполярных сигналов и отсутствие автоматической установки режима работы.

Целью изобретения является возможность регистрации одно- и двуполярных сигналов и автоматической установки режима работы.

Это достигается тем, что в оптоэлектронный переключатель, содержащий входной светодиод, оптически связанный с фотодиодом, включенным 1между шиной питания и входной цепью транзисторного ключа, дополнительный фотодиод, оптически связанный со светодиодом, и переменный резистор, причем катод дополнительного фотодиода подключен к аноду фотодиода, оптически связанного с входным светодиодом, а дополнительный светодиод включен последовательно с переменными резисторами между шиной питания и обшей шиной, а также диод, второй переменный резистор и дополнительный транзисторный ключ, первый фотодиод, первый светодиод, второй фотодиод и второй светодиод, причем первый дополнительный фотодиод включен между обш,ей шиной и входом основного транзисторного ключа и оптически связан с первым дополнительным светодиодом, который включен встречно параллельно основному, второй дополнительный фотодиод оптически связан с вторым дополнительным светодиодом, который включен между общей шиной и выводом второго переменного резистора, другой вывод которого соединен с шиной питания, дополнительный транзисторный ключ включен между обш,ей шиной и светодиодом, соединенным через первый неременный резистор с шиной питания, вход дополнительного транзисторного ключа соединен с выходом основного, а диод ,включен в прямом направлении между точкой соединения второго дополнительного светодиода и вторым неременным резистором и точкой соединения дополнительного транзисторного ключа со Светодиодом, включенным последовательно с первым переменным резистором, дополнительно введены два оптоэлектронных ключа, два транзисторных ключа, триггер и переменный резистор, светодиоды оптоэлектронных ключей включены встречно-параллельно и соединены последовательно с входными светодиодами, вход первого оптоэлектронного ключа соединен с единичным входом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго оптоэлектронного ключа, единичный выход триггера соединен с входами .дополнительных транзисторных ключей, эмиттер первого дополнительного транзисторного ключа соединен с обшей 1ииной, а его коллектор соединен с катодами диода и светодиода, оптически связанного с вторым блокирующим фотодиодом, эмиттер второго дополнительного транзисторного ключа соединен с вторым переменным резистором и апо дом светодиода, оптически связанного с вторым блокирующим фотодиодом, а его коллектор через дополнительный переменный резистор соединен с источником питания. На чертеже представлена схема оптоэлектронного переключателя. Оптоэлектронный нереключатель содержит первый входной светодиод 1, оптически связанный с фотодиодом 2, включенным в обратном направлении между шиной питакия ,3 и входом основного транзисторного ключа 4, второй входной светодиод 5, оптически связанный с фотодиодом 6, подключенным анодом к обшей шине 7, а катодом - к входу основного транзисторного ключа 4, первый блокирующий фотодиод 8, подключенный параллельно фотодиоду 2 и оптически связанный со светодиодом 9, включенным последовательно с первым переменным резистором 10 между шиной питания 3 и общей шиной 7, второй блокирующий фотодиод 11, подключенный параллельно фотодиоду 6 и оптически связанный со светодиодом 12, включенным последовательно с вторым переменным резистором 13 между шиной питания 3 и выходом вспомогательного транзисторного ключа 14, вход которого подключен к точке соединения выходной клеммы 15 с выходом основного транзисторного ключа 4, первый дополнительный транзисторный ключ 16, вход которого подключен к точке соединения единичного выхода триггера 17 с входом второго дополнительного транзисторного ключа 18, а выход - с точкой соединения выхода вспомогательного транзисторного ключа 14 с катодом диода 19, дополнительный переменный резистор 20, включенный между щиной питания 3 и коллектором второго дополнительного транзисторного ключа 18, эмиттер которого подключен к точке соединения второго переменного резистора 13 с анодом светодиода 12, первый оптоэлектронный ключевой элемент 21, выход которого нодключен к единичному входу триггера 17, а вход подключен встречно-параллельно входу второго онтоэлектронного ключевого элемента 22, выход которого подключен к другому входу триггера 17. Двуполярные и однополярные посылки поступают на вход 23 оптоэлектронного переключателя. Устройство работает следующим образом. Когда на вход 23 поступает импульс тока отрицательной полярности, через светодиод 5 и вход онтоэлектронного ключевого элемента 22 протекает ток, достаточный для включения элемента 22, выходной сигнал которого устанавливает триггер 17 в нулевое состояние. С триггера 17 на входы дополнительных транзисторных ключей 16 и 18 поступает низкий уровень напряжения, удерживающий транзисторные ключи 16 и 18 в закрытом состоянии. Ток, протекающий через светодиод 5, обеспечивает шунтирующее фотодиода 6 (вентильным режимом). поэтому транзисторный ключ 4 закрыт, а транзисторный ключ 14 открыт. В результате через светодиод 12 протекает ток, фотодиод 11 находится Б вентильном режиме, и шунтирует вход транзисторного ключа 4, ноддерживая его в закрытом состоянии, При изменении направления тока на входе 23 на противоположное, ток протекает через светодиод 1 и вход оптоэлектронного ключевого элемента 21. Порог срабатывания элемента 21 выбирают так, чтобы исключить его срабатывание при максимальном значении амплитуды положительного импульса двуполярного сигнала. Поэтому, в течение времени действия положительного импульса двуполярного сигнала, на выходе элемента сигнал отсутствует и триггер 17 сохраняет свое нулевое состояние. Ток, протекающий через светодиод 1, вызывает появление тока через фотодиод 2, часть которого ответвляется в фотодиод 11. Величина этой части тока определяется коэффициентом передачи оптоэлектронной пары - светодиод 12 - фотодиод 11 и величиной переменного резистора 13. Если коэффициенты передачи у оптоэлектронных пар (светодиод 1 - фотодиод 2, светодиод 12 - фотодиод 11, светодиод 5 - фотодиод 6 и светодиод 9 - фотодиод 8) одинаковые и транзисторный ключ 4 обладает высокой чувствительностью, отпирание транзисторного ключа 4 при нарастании тока через светодиод 1 начнется с момента, когда ток, протекающий через светодиод 1, будет равен току, протекающему через светодиод 12. Регулируя величину тока через светодиод 12 с помощью переменного резистора 13, можно регулировать уровень открывания транзисторного ключа 4, т.е. регулировать уровень начала регистрации положительного импульса двуполярного сигнала, поступающего на вход оптоэлектронного переключателя. Этот уровень регистрации расположен в зоне положительного импульса. Отпирание транзисторного ключа 4 и уменьщение напряжения на его выходе 15 приводит к уменьшению тока во входной цепи транзисторного ключа 14, уменьшению тока через светодиод 12, к уменьшению шунтирующего действия фотодиода 11, увеличению тока через светодиод 9 и фотодиод 8. Лавиннообразное нарастание тока через светодиод 9 продолжается, пока транзисторный ключ 4 не перейдет в режим насыщения, а транзисторный ключ 14 - в режим отсечки. После уменьшения тока через светодиод 1 до нуля открытое состояние транзисторного ключа 4 поддерживается током, протекающим через фотодиод 8, и сохраняется пока ток на входе устройства не изменит своего направления и не достигнет величины, равной величине тока через светодиод 9. С этого момента времени ток, протекающий через фотодиод В, ответвляется через фотодиод 6, что приводит к закрыванию транзисторного ключа 4. Это вызывает появление тока во входной цепи транзисторного ключа 14 и тока через светодиод 12. Лавиннообразное нарастание тока в цепи светодиода 12 продолжается, пока транзисторный ключ 4 не закроется полностью, а транзисторный ключ 14 не перейдет в режи.м насыщения. После завершения этого переходного процесса оптоэлсктронный переключаель переходит в состояние, при котором транзисторный ключ 4 закрыт, а транзисторный ключ 14 открыт и удерживается в этом остоянии только шунтирующим действием отодиода 11. Регулируя величину тока чеез светодиод 9 с помощью переменного реистора 10, можно регулировать уровень наала регистрации отрицательного импульса вуполярного сигнала (окончание положиельного сигнала), подаваемого на вход опоэлектронного переключателя. Причем, этот ровень регистрации будет располагаться в оне отрицательного импульса. Регистрируеые сигналы снимаются с клеммы 15. Прием однополярных сигналов предлагаеым оптоэлектронным переключателем просходит следующим образом. При поступлении на вход 23 однополярного импульса (в данном случае совпадающего с положительным направлением тока) ток протекает через светодиод 1 и вход оптоэлектронного ключевого элемента 21. Порог срабатывания элемента 21 выбирается таким, чтобы обеспечить надежное его включение при минимальном значении амплитуды однополярного импульса. Требования, предъявляемые к порогу срабатывания элемента 21, можно реализовать, например в телеграфии, так как согласно ГОСТ 15607-70 амплитуда двуполярных посылок составляет ма, а амплитуда однополярных посылок составляет ма. Таким образом порог срабатывания элемента 21 может быть выбран между значениями тока 35 ма и 40 ма, что обеспечит работу оптоэлектронного переключателя при крайних значениях амплитуд сигналов. Ток,протекающий через входную цепь элемента 21, приводит к появлению на его выходе сигнала, поступающего на левый (единичный) вход триггера 17. Триггер 17 устанавливается в единичное состояние. При этом с правого плеча триггера 17 на входы дополнительных транзисторных ключей 16 и 18 поступает высокий уровень напряжения, удерживающий эти ключи в открытом состоянии. Включенное состояние транзисторного ключа 16 обеспечивает постоянное протекание тока через светодиод 12 на период регистрации однополярных сигналов. Таким образом состояние транзисторного ключа 14 не влияет на ток через светодиод 12. Ток через светодиод 9 при регистрации однополярных сигналов полностью исключен, так как постоянно открыт транзисторный ключ 16, что приводит к нарушению положительной обратной связи в переключателе. Включенное состояние транзисторного ключа 18 обеспечивает возможность регулирования тока через светодиод 12 с помощью переменного резистора 20 в щироких пределах (резистор 20 задает уровень регистрации однополярных сигналов), так

как например, в телеграфии уровень регистрации, как правило, устанавливается равным половине амплитуды однополярного сигнала. После установки однополюсного режима работ з1 регистрация однополярных сигналов происходит следуюп им образом. По мере увеличения тока через светодиод 1, через фотодиод 2 ток также возрастает. Поскольку резистором 20 задан определенный ток через светодиод 12. нарастаюш,ий ток фотодиода 2 ответвляется через фотодиод 11 на общую шину 7, что удерживает транзисторный ключ 4 В- закрытом состоянии. Если коэффициент передачи у оптоэлектронных пар - светодиод - фотодиод 2 и светодиод 12 - фотодиод 11 одинаковые и транзисторный ключ 4 обладает высокой чувствительностью, отпирание транзисторного ключа 4 начнется с того момента времени, когда ток, протекающий через светодиод 1, будет равен току, протекающему через светодиод 12. Выключение транзисторного ключа 4 произойдет тогда, когда уменьщающийся ток через светодиод 1 станет равен току через светодиод 12. Выходные сигналы снимаются с клеммы 15. При появлении на входе 23 двуполярного сигнала, оптоэлектронный переключатель автоматически установится в режим регистрации двуполярных сигналов.

Формула изобретения

Оптоэлектронный переключатель по авт. св. № 513497, отличающийся тем, что, с целью регистрации одно- и двуполярных сигналов и автоматической установки режима работы, в него введены два оптоэлектронных ключа, два транзисторных ключа, триггер и переменный резистор, светодиоды оптоэлектронных ключей включены встречно-параллельно и соединены последовательно с входными светодиодами, выход первого оптоэлектронного ключа соединен с единичным входом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго оптоэлектронного ключа, единичный выход триггера соединен с входами дополнительных транзисторных ключей, эмиттер первого дополнительного транзисторного ключа соединен с общей щиной, а его коллектор соединен с катодами диода и светодиода, оптически связанного с вторым блокирующим фотодиодом, эмиттер второго дополнительного транзисторного ключа соединен с вторым переменным резистором и анодом светодиода, оптически -связанного с вторым блокирующим фотодиодом, а его коллектор через дополнительный переменный резистор соединен с источником питания.