Светочастотный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных приборах, в системах обработки сигналов фотоэлектрических датчиков, в схемах электронных затворов фотокамер, т.е. там, где необходимо преобразование светового потока в электрический сигнал.

Один из .известных светочастотных ,Q преобразователей содержит фотодиод и симметричный мультивибратор tl.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является с веточастотный преобразователь, содержа- щий два фотодиода и симметричный мультивибратор, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника питания, коллекторы соединены каждый 20 СО своим резиЬтором, второй вывод которого соединен с шиной источника питания, и неинвертирукяцим входом компаратора, инвертирующие входы

которых соединены с выходом резистивного.делителя, вход которого соеди- нен с шинами источника питания,причем выход каждого компаратора через резистор соединен с шиной источника питания и с одной обкладкой одного из двух конденсаторов С 2-.

Недостаток известного устройства заключается в большой погрешности преобразования низких уровней осве-. щеннрсти :из-за наличия темнового тока фотодиода, , так как становятся соизмеримыми величины фототока и темнового тока, т.е. величина полезного сигнала, характеризующего освещенности, и величина помехи, на фоне которой должен выделяться полученный сигнал.

Цель изобретения - расширение диапазона преобразования в сторону малых освещенностей.

Эта цель достигается тем, что в свёточастотный преобразователь, со. два фотодиода и симметрич- ; ный мультивибратор, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника питания, коллекторы соединены) каждый со С6ОИМ резистором, второй вывод которого соединен с шиной источника питания, и неинвертирующим входом компаратора, инвертирующие входы которых соединены с выходом резистивного делителя, вход которого соединен с шинами источника питания, причем выход каждого компаратора через резистор соединен с шиной источника питания и с одной обкладкой одного из двух конденсаторов, введены два усилителя-повторителя, между входом и выходом, которых включено по одному фотодиоду,- причем выход каждого усилителя-повтоЕЦ теля.,, соединен с базой одного из транзйс торов, а входы -с второй обкладкой одного из конденсаторов. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство содержит транзисторы 1 и 2, компараторы 3 и 4, резисторы 5-10. Фотодиоды 11 и 12, конденсаторы 13 и Н, операционные усилители 15 и 16, включенные как усилителиповторители . Схема светочастотного преобразова теля представляет собой симм ричный мультивибратор, ;в левом и правом пле че которого находятс Зсоответственно транзисторы 1 и 2 включенные по схе ме с общим эмиттером. Коллекторы транзисторов 1 и 2 подключены соответственно к неинвертирующим входам Г компараторов 3 и 4 и через соответствующие нагрузочные резисторы 7 и 8 - к шине источника питания. Инвер тирующие входы компараторов 3 и 4 обоих плеч преобразователя объедине ны и подключены к выходу резистивного делителя напряжения, образован ного рези сторами :9 и 10, включенных между плюсом и мйнусом источника питаний. Выходы компараторов 3 и подключены через соответствующие конденсаторы 13 и 14 к анодам фотодиодов 12 и 11 и входам усилителейповторителей 15 и 16 противоположны плеч. Катоды фотодиодов 11 и 12 под ключены |к выходам усилителей-повтор телей 15 и 1б. Операционные усилите . 15 и 16 охвачены 100 отрицательной обратной связью, которая образована соединением инвертирущих входов с выходами. Выходы операционных уси лителей 15 и 16 подключены к базам соответственно транзисторов 1 и 2. Устройство работает следующим образом. Пусть в какой-то момент времени транзистор 1 открывается, а транзистор 2 закрывается. Следовательно, на выходе компаратора 3 установится нулевой потенциал, так как на его инвертирующем входе потенциал, заданный резистивным делителем 9 и 10, больше, чем потенциал на неинвертирущем входе, который равен потенциалу на коллекторе открытого транзистора 1. На выходе компаратора установится высакий положительный потенциал, так как на его инвертирующем входе потенциал ниже, чем на неинвертирующем входе, который равен потенциалу коллектора закрытого транзистора 2. Начнется процесс перезарядки конденсаторов 13 и 14. Конденсатор 13 перезаряжается фототоком фотодиода 12 по цеп.и: катод-анод фотодиода 12конденсатор 13 выход компаратора 3 минус источника питания. Конденсатор 14 перезаряжается током с выхода компаратора 4 по цепи: выход компаратора 4 - конденсатор 14 - в прямом направлении фотодиод 11 - переход баз,а-эмиттер открытого транзистора 1-минус источника питания, flo мере, заряда конденсатора 13 током фотодиода 12 положительный потенциал на той обкладке конденсатора 13, которая , подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 16 (операционные усилители 15 и 16 за счет 100.% отрицателной обратной связи работают как повторители), и в какой-то момент времени откроет транзистор 2,и на выходе компаратора 4 появится нулевой потенциал. При переключении компаратора 4 конденсатор 14 подключится той обкладкой, на которой в процессе заряда был положительный потенциал к минусу источника питания, а следовательно, на неинвертируьэщем входе операционного .усилителя 15 появится отрицательный потенциал по отношению к минусу источника питания. Это приведет к закрыванию транзистора 1 и на выходе компаратора 3 появится высокий положительный потенциал. Теперь током фотодиода будет перезаряжаться конденсатор 14, а током с выхода компаратора - конденсатор 13. В связи с i симметричностью схемы преобразователя процесс перезарядки конденсаторов аналогичен описанному. Предлагаемое изобретение позволяет с высокой точностью и линейностью осуществлять преобразование малых уровней освещенности в электри ческий сигнал, формула изобретения Светочастотный преобразователь, содержащий два фотодиода и симметрич ный мультивибратор, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника питания, коллекторы соединены каждый со своим резистором, второй вывод которого соединен с шиной источника литания, и неинвертируфщим входом компаратора, инвертирующие входы которых соединены.с выходом резистивного делителя, вход которого сое .динен с шинами источника питания. 9 ричем выход каждого компаратора ерез резистор соединен с шиной исочника питания и с одной обкладкой одного из двух конденсаторов, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования в сторону малых освещенностей, в него введены два усилителя-повторителя, между входом и выходом которых включено по одному ФОТОДИОДУ, причем выход каждого усилителя-повторителя соединен с базой одного из транзисторов, а входы с другой обкладкой одного из конденсаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании tf 1268879, кл. G 01 J , опублик, 2.Патент ФРГ № 2 50615, кл. G 01 J , опуОлик. 1978 (прототип).