Оптоэлектронный переключатель Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/78 

Изобретение относится к области техники и может быть использовано в различных устройствах, предназначенных для приема и регистрации длительностей однополярных сигналов. По основному авт. св. № 427472 известен оптоэ лек тронный переключатель содержащий транзисторный ключ, вход которого соединен с шиной питания первый фотодиод, оптически связанный .с входным светодиодом, а с общей шиной - через второй фотодиод, оптически, связан ный с другим светодиодом, катод которо го подключен к ойце шине, а анод через переменный резистор подключен к шине питания . Недостатк этого оптоэлектронного переключателя является сложность его настройки и невысокая точность регистрации сигналов с переменными временными параметрами. Цель изобретения -упр ицение настрой ки устройства и повышение точности регистращш сигналов в расширенном диапа- |зоне входных токов. Поставлен ная цель достигается тем, что в оптоэлектронный переключатель введены дополнительно светодиод, оптически связанный с фотодиодом, два транзисторных ключа, пепь задержки, инвертор, стабилитрон, переменный и постоянные резисторы, причем первый дополнительный резистор включен между катодом стабилитрона, включенного паралленьяб входу устройства, и анодом входного светодиода, катод которого подключен к аноду стабилитрона, шунтированного последовательно соединенными дополнительным перетащенным резистором и выходной пепью первого дополнительного транзисторного ключа, вход которого через дополнительный фотодиод соединен с катодом стабилитрона, анод дополнительного светодиода подключен к шине питания, а катод через второй дополнительный резистор соединен с выходом второго дополнительного транзисторного ключа, вход которого через цепь задержки подключен к выходу инвертора, вход которого соединен с выходом оптоэлехтронного переключателя.

Электрическая схема устройства приведена на чертеже.

Оптоэлектронный переключатель содержит основной транзисторный ключ 1, вход которого соединен с шиной питания 2 через первый фотодиод 3, оптически связа1шый с входным светоднодом 4 а с общей шиной 5 - через второй фотодиод 6, оптич«:ки связанный со светодиодом 7, катод которого подключен к общей шине 5, а анод через переменный резистор 8 подключен к шине питания 2. Первый дополнительный резистор 9 включен между катодом стабилитрона 1О и анодом светодиода 4, катод которого подключен к аноду стабилитрона Ю, шунтированного последовательно соединенными дополнительным переменным резистором Ни выходйой цепью первого дополнительного транзисторногоключа 12, вход которого соединен скатодом стабилитрона Ю через дополнительный фотодиод 13, оптически связанный с /дополнительным светодиодом 14, анод которого подключен к шине питания 2, а катод через второй дополнительный резистор 15 соединен с выходом второго дополнительного транзисторного ключа 16 Вход ключа 16 через цепь задер)щси 17 подключен к выходу инвертора 18, вход которого подключен к выходной клемме 19 оптоэлектронного переключателя. Регистрируемые сигналы поступают на вход 20.

Оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.

При орсутствии сигнала на входе 2О ток через светодиод 4, а следовательно, и через фотодиод 3 не протекает, значит отсутствует ток во входной цепи ключа 1. Через светодиод 7 протекает ток, опрэделяемый переменным резистором 8, в результате фотодиод 6 находится в вентильном режиме и обеспечивает отрицательное смещение на входе ключа 1. Ключ 1 .надежно закрыт„ и на выходе 19 имеется высокий уровень напряжения, а на входе ключа 16 - низкий уровень напряжения. Ключ 16 закрыт, и в цепи светодиода 14ток отсутствует, поэтому ключ 12закрыт.

При поступлении сигнала на вход 2О начинает протекать ток через светодиод и через оптически связанный с ним фотоДИОД 3. Когда ток через свтодиод 4 достигает значения, соответствующего порогу включе шя ключа I, определяемого током, протекающим через светодиод 7, ключ 1 открывается, и на выходе клеммы 19 появляется низкий уровень напряжения. Через время, определяемое временем задержки цепи 17, на входе ключа 16 появляется высокий уровень напряжения, и этот ключ открывается. Время задержки цепи 17 должно быть больше длительности переднего фронта входного сигнала. В процессе нарастания входного тока увеличивается напряжение на резисторе 9.

Когда сумма напряжений на резисторе 9 и светодиоде 4 превысит напряжение стабилизации стабилитрона Ю, последний включается и через него начинает протекать .часть входного тока, в результате чего рост тока через светодиод 4 прекращается, несмотря на продолжающееся увеличение входного тока. После открывания ключа 16 через светодиод 14, а значит и через фотодиод 13 начинает протекать ток. В результате ключ 12 открывается, ток в цепи светодиода 4 уменьшается до величины, определяемой соотношением сопротивлений резисторов 11 и 8. При этом ток, протекающий через светодиод 4. превышает значение порога выключе шя ключа I, который продолжает оставаться в открытом состоянии.

С уменьшением входного тока (начало бестоковой посылки) уменьшается ток и через светодиод 4. При достижении током через светодиод 4 значения, соответствующего порогу выключения ключа I, последний закрывается, и на его выходе появляеся высокий уровень напряжения. Через время, определяемое временем задержки цепи 17, на входе ключа 16 появляется низкий уровень напряжения, и этот ключ закрывается. Время задержки элемента цепи задержки 17 при этом должно быть больше длительности заднего фронта входного сигнала. Выключение ключа I происходит в момент времени, когда ключ 12 открыт и на входе 2О присутствует значи1 ёльный Ток, Поэтому уровень вьпслючения оптоэлектронного переключателя пре-. вышает уровень включения на величину тока ч;ерез резистор 11 и ключ 12. Изменяя сопротивление резистора II, можно изменять уровень регистрации входного сигнала на заднем фронте (такеш необходимость возникает при изменении амп.питуды регистрируемых сигналов). 57 После закрывания ключа 16 прекращается ток чер)ез светодиод 14, в результате чего ключ 12 эакрьшается. При этч)М ключ I продолжает оставаться в закрытом состоянии до поступления нового входного сигнала. Таким образом, регистрашш входных сигналов происходит по двум различным уровням. Один уровень соответствует началу переднего фронта, а другой - началу заднего фронта, т.е. каждый из уровней регистрашш соответствует моменту, временное положение которого практически не изменяется даже при существенном искажении длительности фронтов, что обес-15 печиеает высокую точность регистрации сигналов. Указанный эффект благодаря введени стабилитрона Ю достигается в расширен ном диапазоне входных токов, т.е. не только при малых входных токах, но и при таких, которые значительно превышают допустимое значение токов светодйодов. Формула изобретения ОптоэЛектронный переключатель по авт. св. № 427472, отличаюши с я т&л, что, с целью упрощения настрой 7 ки, повышения точности регистрации в расигаренном диапазоне входных токов, в него введены дополнительно светодиод, оптически связанный с фотодиодом, два транзисторных ключа; цепь задержки, инвертор, стабилитрон, переменный и постоянные резисторы, причем первый дополнительный резистор включен между катодом стабилитрона, включенного параллельно входу устройства, и анодом входного светодиойа, катод которого подключен к аноду стабилитрона, шунтированного последовательно соединными дог полнительным переменным резистором и выходной цейью первого дополнительного транзисторного ключа, вход которого через дополнительный фотодиод соединен с катодом стабилитрона, анод дополнительного светодиода подключен к шине питания, а катод через второй дополнительный резистор соединен с выходом второго дополнительного транзисторного ключа , вход которого через цепь задержки под- ., ключен к выходу инвертора, вход которо го соединен с выходом оптоэлектронного переключателя. Источники информации, принятые во внимание при I. Авторское свидетельство СССР fь 427472, кл. Н 03 К 7/56, 1972.