Фотореле Советский патент 1980 года по МПК H01H47/24 

1

Изобретение относится к области элементов электроавтоматики и может быть использовано в системах автоматического управления з качестве фотодатчика для регистрации светового потока.

Известно по авторскому свидетельству N 4416О8 устройство, содержащее фотодетектор, триггер Шмидта, одновибратор, логические схемы НЕ и И, причем вход одновибратора соединен с выходом триггера Шмидта, один вход схемы И соединен с входом триггера Шмидта, а второй - через схему НЕ с входным каскадом одиовибратора.

Недостаток известного устройства состоит в том, что при наличии стационарной стохастической световой помехи понижается среднее значение полезного сигнала на выходе фотореле, что приводит к понижению точности измерения информационной состаШ1яю1лей светового потока. Это происходит 3-за ограничегпш светового потока помехи трттером Шмидта, порог срабатывания которого задан с

учетом среднего значения стационарной стохастической световой помехи.

Целью изобретения является повышениеточности регистрации изменения светового информационного потока при воздействии стационарной стохастической световой помехи.

Для этого фотореле дополнительно содержит релейный элемент .и последовательно соединенные между собс|1й звено с зоной нечувствительности и интегратор, входы релейного элемента и звена с зоной нечувствительности подключены к входу триггера Шмидта, выход интегратора соединен с входом выходной ячейки фотореле и через размыкающий контакт релейного элемента - со своим входом. За счет подключения интегратора к выходу фотодетектора через звено с зоной нечувствительности осуществляется интегрирование той части выходного сигнала фотодетек- тора, которая не отработалась триггером Шмидта. По команде от релейного элемента интегратор разряжается и сигнал его разряда суммируется на входах jau- ходной ячейки фотореле. Выходная ячейка фотореле больше находится во включенном состоянии, что позволяет повысить среднее значение выходного сигнала фотореле и скомпенсировать тем самым Отрицательное влияние световой помехи на точность работы фотореле. На фиг. 1-2 - иаобралсено предлагаемое реле; фиг. 3 - эпюры сигналов устройства. Фотореле содержит фотодетектор 1, триггер 2 Шмидта, порог срабатывания . и которого задан с учетом средне :) значения стационарной стохастической помехи, одновибратор 3, логические схемы НЕ 4 и И 5 соответственно, выходная ячейка 6 фотореле, например, двухобмоточное реле; релейный элемент 7, порог срабаты вания которого равен порогу срабатывавш и J триггера 2 Шмидта звено 8 с зоной, нечувствительности, равной велкгчине и порогу срабатывания триггера Шмидта, интегратор 9, размыкающий контакт 10 релейного элемента, входы 11-12 логической схемы И 5, полупроводнзжовы триоды 13-17 (транзисторы) типа p-ia-p триггера Шмидта, одновибратора 3 и логической схемы НЕ, днфферечгщируюише RC-цепи 18-19, 2О-21, диоды 22-24, резистор 25 и конденсатор 26 цепи временной задержки одновибратора 3. Выход фотодетектора 1 подключен к Входам триггера 2 Шмидта, релейного элемента 7 и звена 8 с зоной нечувст- вительности. Коллектор первого триода триггера Шмидта соединен с входом 12 логической схемы И 5, вход 11 которой через логическую схему НЕ 4 и одновиб ратор 3 соединен с коллектором второго триода триггера Шмидта, Выход логической схемы И 5 подключен к одному входу выходной ячейки 6 фотореле, к другому входу которой подключен выход интегратора Э, в цепи обратной связи которого включен размыкающий контакт 10 релейного элемента 7. Выход звена с зоной нечувствительности соединен с входом интегратора 9. Фотореле работает следующим образом;Суммар.ный световой поток Фг: , состоящий из арифметической суммы полезного (информационЕЮГо светового потока ф ) И стационарной стохастической св товой помехи например, гармониче кого вида (фиг. 3}, поступает на фотоприемник 1(фиг. 1 и 2). При изменении светопогх потока фз: нижеОпределенного У1ювня U срабатывает триггер Шмидта Отрицательный циал коллектора первого транзистора триггера возрастает, а второго транзистора уменьшается. Нри этом RC-цепочка 1819 формирует короткий положительный импульс, который через диод 22 поступает на базу транзистора 15 и запускает одновибратор 3. После временной задержки, определяемой RC-цепочкой 25 и 26, одновибратор 3 возвращается в исходное сосч ояние. Транзистор 15 вновь открывается. При этом RC-цепь 2О-21 формирует короткий положительный импульс, который через диод 23 и схему НЕ 4, собранную на транзисторе 17, подается на вход 11 схемы И 5. На вход 12 схемы И 5 подано отрицательное напряжение коллектора транзистора 13. ЕСЛИ к моменту поступления отрицательного импульса на вход 11 схемы И 5 транзистор 13 остается закрытым, то схема И 5 срабатывает и выдает сигнал на выходную ячейку (двухобмоточный релейный элемент) 6. За счет задержки на срабатывание одновибратора 3 обеспечивается селекция помехи по ее длительности. Помеха, период изменения которой меньше постоянной времени одновибратора 3, не вызывает ложного срабатывания фотореле. Однако при наличии световой помехи происходит уменьшение среднегозначения информационного светового потока на выходе фотореле из-за того, что триггер Шмидта является пороговым элементом, т.е. элементом с насыщением (ограничением). При существовании на его входе суммарного сигнала, состоящего из медленно-изменяющейся составляющей ф и стационарной стохастической по- Л(ИФ. . мехи Ф , среднее значение медленноnOf iтизменяющейся составляющейФ выходТ I IИФ/ ного сигнала триггера Шмидта (.элемента с насыщением) уменьщается. Световая помеха забивает полезпьш сигнал, точность регистрации изменения полезного светового потока фотореле умеиыиается. Для устранения этой ощибки с помощью интегратора 9 интегрируется та часть выходного сигнала фотодетектора 1, которая превышает уровень срабатывания триггера Шмидта. Для в момент срабатывания триггера Шмидта срабатывает,релейный элемент 7, который своим размыкающим контактом Ю включает интегратор 9. Сигнал с выхода фото детектор а 1 пос тупает через звено с зоной нечувствительности на вход интегратора 9. Звено 8 состоит из диода 24, переменного резистора, источника постоянного тока и операционного усилителя, Одновременно используемого для интегратора 9, Величина зоны нечувствительности выбирается с помощью переменного резистора и подбором значения напряжения источника постоянного тока блока 8 так, чтобы интегратор 9 интегрировал сигнал, пропорциональный ограниченной (срезанной) части выходного сигнала фотодетектора 1 В течение времени, когда триггер Шмидта находится в неустойчивом состоя нии, интегратор 9 интегрирует ту часть выходного сигнала фотодетектора 1, которая превышает уровень U - уровень срабатывания триггера Шмидта При изменении светового потока ниже уровня и выходной сигнал фотодетек- тора выходит из зоны насыщения триггера Шмидта, триггер Шмидта и релейный элемент 7 возвращаются в исходное состояние. Размыкающий контакт 10. релейн го элемента 7 замыкается. Интег1эатор 9 начинает разряжаться по апериодкческому закону. Сигнал разряда интегратора 9 поступает на вторую обмотку двухобмоточного реле выходной ячейки б, Во время разряда интегратора 9 выходная ячейка 6 находится во аклю оином состоянии. Время дополнительной задержки выходной ячейки 6 прямо пропорционально величине ограниченной части выходного сигнала фотодетектора 1. За счет введения задержки восстанавливается среднее значение выходного сигнала и компенсируется отриц тельное влияние световой помехн, в результате повышается точность регистрацни изменения полезного светового потока в условиях стационарной стохастической световой помехи, параметры которой близки к параметрам полезного светового потока, при условии, что амплитуда сигнала полезного светового потока и среднее значение световой помехи-заданы. рмула изобретения Фотореле по авт. св. № 4416О8, Отличающееся тем, что, с целью повъ1шен1ш точности измерения информационного светового потока при наличии стационарной световой помехи, оно дополнительно содержит релейный элемент и последовательно соединенные между собой звено с зоной нечувствительности и интегратор, входы релейно- элемента, и звена с зоной нечувствительности подключены к входу триггера Шмидта, выход интегратора соединен с входом выходной ячейки фотореле и через размыкающий контакт релейноIX) элемента - со своим входом.

Финф