Оптоэлектронное входное устройство Советский патент 1982 года по МПК H04L1/00 

(5) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к вычислительной и телеграфной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для регистрации длительности однополярных импульсов тока.

Известно входное устройство, содержащее селектор уровня входных сигналов, схему совпадения, триггер, оптрон, инвертор 1J .

Недостатком этого устройства является невысокая точность регистрации сигналов.

Известно также оптоэлектронное входное устройство, содержащее светодиод, фотодиод, операционный усилитель, делитель напряжения 2.

Недостатками указанного устройства являются невысокая точность регистрации однополярных сигналов, предлагаемых по длинным физическим линиям и сложность настройки.

Цель изобретения - повышение точности регистрации однополярных сигналов, предназначенных по длинным физическим линиям, и упрощение настройки оптоэлектронного входного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронное входное устройство, содержащее светодиод, оптически связанный с фотодиодом, который включен в обратном направлении между шиной питания и анодом первого диода, катод которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, конденсатор, который включен между общей шиной и катодом второго диода, делитель напряжения, . первый вход которого соединен с общей шиной, дополнительно введены два операционных усилителя, аналоговый блок памяти, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй подключен к точке соединения анодов диодов и инвертирующего входа первого дополнительного операционного усилителя, выход которого подключен к входу ана/югового блока памяти, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом второго дополнительного операционного усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входу основного операционного усилителя, неинвертирующие входы допол нительных операционных усилителей объединены и подключены к катоду второго диода. На фиг.1 представлена принципиальная схема оптоэлектронного входного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов при различных уровнях утечки физической линии Оптоэлектронное входное устройст во содержит светодиод 1, оптически связанный с фотодиодом 2, включенны в обратном направлении между шиной 3 питания и анодом первого диода 4, катод которого подключен к неинвертирующему входу основного операцион ного усилителя 5 конденсатор 6, включенный между общей шиной 7 и ка тодом второго диода 8,делитель 9 напряжения, первый вход которого соединен с шиной 7, резистор 10, первый вывод которого соединен с ши ной 7 а второй подключен к точке соединения анодов диодов 4 и 8 и инвертирующего входа первого дополнительного операционного усилителя 11, выход которого подключен к вход аналогового блока 12 памяти, выход которого подключен к второму входу делителя 9. выход которого соединен с инвертирующим входом вторЪго дополнительного операционного усилителя 13, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 5 неинвертирующие входь операционных усилителей 11 и 13 объединены и подключены к катоду диода 8. Выходная клемма 14 операцисниого усилителя 5 является выходом устройства. Регистрируемые сигналы поступают на вход 15На временной диаграмме (фиг.2). представлены во времени следующие величины: уровень 16 регистрации тока установившийся уровень 17 регистрации, уровень 18 токовых элементов посылок, уровни 19-21 бестоковых посылок соответственно, разность 22 между уровнем 18 токовых посылок и установившимся уровнем 19 регистра54Устройство работает в следующих условиях. В случае передачи однополярных телеграфных сигналов по каналу связи, представляющем собой длинную фи- зическую линию со случайно изменяющимися параметрами (таким каналом может являться воздушная телеграфная линия при воздействии на нее атмосферных факторов, приводящих к изменению величин сопротивления утечки и распределенной емкости) возможно случайное во времени изменение амплитуды не только токовых посылок, но и амплитуды бестоковых посылок (возникновение тока утечки). В зависимости от величины сопротивления утечки физической линии, амплитуда бестоковых посылок может применяться в широких пределах и в ряде случаев может превысить значение уровня регистрации 16. При отсутствии сигнала на входе 15 ток через светодиод 1 и оптически связанный с ним фотодиод 2 не протекает, поэтому на резисторе 10 отсутствует напряжение. Конденсатор 6 не заряжен и на обоих входах операционного усилителя 11 также отсутствует напряжение, в результате чего на его выходе, а соответственно на выходах аналогового блока памяти 12 и делителя 9 напряжения - нулевой потенциал. Ввиду отсутствия напряжения на обоих входах операционного усилителя 13, на его выходе - нулевой потенциал. Нулевые потенциалы поступают и на оба входа операционного усилителя 5. в результате чего на его выходе низкий уровень напряжения. При поступлении на вход 15 сигнала (токовой посылки) через светодиод 1, соответственно и фотодиод 2 начинает протекать ток, в результате чего на резисторе 10 начинает развиваться напряжение, пропорциональное амплитуде входного сигнала. Когда ток через светодиод 2 достигает значения, при котором напряжение на резисторе 10 превышает порог включения операционного усилителя 5, определяемого в этом случае напряжением отсечки диода k и пороговой чувствительностью усилителя 5, на выходе Н появляется высокий уровень напряжения. В процессе увеличения амплитуды входного сигнала увеличивается напряжение на резисторе 10 и конденсаторе 6, который заряжается фототоком через диод 8. При этим напряжения на обоих входах операционного усилителя 11 изменяются по одинаковому закону,в результате чего на его выходе сохраняется нулевой потенциал и состояние аналогового блока 12 памяти не изменяется.

При достижении входным сигналом максимального (установившегося) значения заканчивается заряд конденсатора 6. Напряжение на конденсаторе 6 воздействует на неинвертирующий вход операционного усилителя 13, в результате чего на его выходе устанавливается потенциал, пропорциональный амплитуде входного сигнала. Потенциал на выходе операционного усилителя 13 определяет порог срабатывания операционного усилителя 5 и, следовательно, уровень регистрации входного устройства.

При уменьшении амплитуды входного сигнала уменьшается ток через светодиод 1 и, следовательно, через фотодиод 2. Это приводит к снижению напряжения на резисторе 10, однако напряжение на конденсаторе 6 не изменяется, так как диод 8 запирается и исключает разряд конденсатора 6 чере резистор 10. Напряжение на выходе операционного усилителя 13 также не изменяет своей величины. При достижении входным сигналом значения, соответствующего установившемуся порогу регистрации, операционный усилитель 5 выключается и на выходе I устанавливается низкий уровень напряжения.

В процессе уменьшения амплитуды входного сигнала уменьшается напряжение и на инвертирующем входе операционного усилителя 11, поэтому на его выходе напряжение увеличивается пропорционально разности между амплитудным значением входного сигнала (напряжение на конденсаторе 6) и его уменьшающимся значением (напряжение на резисторе 10). Если амплитуда бестоковой посылки не равна нулю, (имеет место утечка), то на вход аналогового блока 12 памяти с выхода операционного усилителя 11 поступает напряжение, максимальное значение которого пропорционально разности между амплитудами токовой и бестоковой посылок (например, уровни 18 и 21 на фиг,2). На выходе аналогичного блоха 12 памяти появляется напряжение, пропорциональное амплитуде входного и поступающее на вход делителя 9- На выходе делителя 9 напряжения с помощью регулирования коэффициента деления может быть получено напряжение, составляющее любую часть от выходного напряжения блока 12, например, равную половине разности между уровнями 18 и 21. Напряжение с выхода делителя 9 поступает на инвертирующий вход операционного

усилителя 13, уменьшает его выходное напряжение на величину, пропорциональную разности 22 (фиг.2), в результате чего на инвертирующий вход операционного усилителя 5 поступает

напряжение, пропорциональное разности уровней 18 и 22, соответствующее установившемуся уровню регистрации 17. Вновь приходящий сигнал регистрируется относительно установившегося

уровня регистрации 17 (фиг.2).

Таким образом, в данном оптоэлектронном входном устройстве уровень регистрации принимаемых сигналов устанавливается автоматически в зависимости от амплитуд токовых и бестоковых посылок регистрируемых . лов. Соотношение между автоматически устанавливаемым уровнем регистрации и амплитудами токовых и бестоковых

посылок может быть наперед задано с помощью простой регулировки коэффициента деления делителя 9 напряжения (в частности, уровень регистрации может быть установлен равным половине разности между амплитудами токовых и бестоковых посылок и такое соотношение сохраняется при изменении амплитудных параметров принимаемых сигналов).

Наличие в схеме устройства диода k уменьшает влияние диода 8 на величину уровня регистрации (изменение прямых напряжений на диодах А и 8 имеет одинаковый закон).

Поскольку относительный уровень регистрации входного устройства определяется только коэффициентом деления делителя 9 напряжения,то изменения коэффициента передачи тока оптоэлектронной пары светодиод 1 - фотодиод 2 при воздействии дестабилизирующих факторов не влияют на стабильность уровня регистрации, так как при этом в одинаковой степени

(пропорционально) изменяются напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя 57Применение оптоэлектронного входного устройства в приемниках электро ных телеграфных аппаратов, в переходных и преобразующих телеграфных устройствах, на необслуживаемых теле графных ретрансляторах, в автоматических телеграфных станциях позволяет повысить точность регистрации телеграфных сигналов, передаваемых по длинным физическим линиям, повысив надежность и достоверность связи, упростить настройку и практически полностью исключить регулировку вход ного устройства в процессе эксплуата ции и при действии дестабилизирующих факторов окружающей среды. Формула изобретения Оптоэлектронное входное устройство, содержащее светодиод, оптически связанный с фотодиодом, который вклю чен в обратном направлении между шиной питания и анодом первого диода, катод которого подключен к неинверти рующему входу операционного усилителя , конденсатор. который включен меж ду общей шиной и катодом второго дио да, делитель напряжения, первый вход которого соединен с общей шиной. 58 отличающееся тем, что, с целью повышения точности регистрации однополярных сигналов, передаваемых по длинным физическим линиям, и-упрощения настройки, дополнительно введены два операционных усилителя, аналоговый блок памяти, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй подключен к точке соединения анодов диодов и инвертирующего входа первого дополнительного операционного усилителя, выход которого подключен к входу аналогового блока памяти, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом второго дополнительного операционного усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входу основного операционного усилителя, неинвертирующие входы дополнительных операционных усилителей объединены и подключены к катоду второго диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ff 118985, кл. Н 0 L 1/00, 10.04.72. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2702570/18-21 , 13-07.79. 4 D

n fui.l

гИН