Оптоэлектронный счетчик импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9 1191 4 Н 03 К 23/78 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПТОЭЛЕКТРОНЦЬИ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬ(5 СО(71) Винницкий политехническии ОптоэлОЭСИ) импульипных ад, каждческие е В, П, КожемякоВ,Поплавский тока,ьсов,вход фото ческ ые емн шин опти иряет функ- ЭСИ и улуч- характерисвыходы Изобретение ра циональные возможности шает его энергетически тики, 6 ил.(56) АвторскоеУ 736383, кл, Н 88)видетельство СС03 К 23/14, 24.0 ектронныи счетчик содержит ряд одно ая иэ которых име ходы, прерыватели ы, генератор импу ки, источник света, оптиконтролирующее устройеские входы, оптические1328938 Составитель Д,Шалягинедактор В.Данко Техред И.Верес Корректор.М.Демчи Тираж 901 Государственного елам изобретений осква, Ж-ЗБ, Рауш исно кая наб,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проект аказ 3497/57 ВНИИПИ по 113035, Покомитета ССи открытий13289Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и цифровых вычислительных машинах, устрой 5 ствах визуальной индикации.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и улучшение энергетических характеристик счетчика, т,е, дополнительная органи- О зация контролирующего устройства для каждой декады счетчика, режима "вычитания" входных импульсов и уменьшение потребляемой мощности.На фиг,1 представлена блок-схема оптоэлектронного счетчика; на Фиг.2 функциональная схема любого разряда каждой декады, кроме нулевогои пос леднего;на фиг.3 - функциональная схема нуленого разряда счетчика; на Фиг,4- функциональная схема последнего разряда; на фиг,5 - Функциональная схема контролирующего устройства; на фиг,б - прерыватель тока с тремя оптическими входами, 25Оптоэлектронный счетчик (Фиг, 1) содержит ряд однотипных декад, каждая из которых состоит из последова-тельно соединенных разрядов, причем первый оптический вход 1 последующего разряда связан с оптическим выходом 2 предыдущего разряда, каждый разряд счетчика, кроме нулевого разряда, каждой декады подключен к первому электрическому входу 3, причем35 эти входы всех разрядов, кроме нулевого, соединены один с другим и подключены к выходу прерывателя 4 тока, вход которого подключен к первой электрической входной шине 5, подключенной также к генератору 6 импульсов, а первый оптический вход 7 связан с оптическим выходом 2 последнего разряда, во всех декадах, кроме первой, имеется входной Фотоприемник 45 8 и источник 9 света, вторые оптические входы 10 соответственно разрядов счетчика, прерынателя 4 и дополнительного прерывателя 11 каждой декады связаны с источником 8 света своей декады, один выход которого подключен к выходу генератора б импульсов а другой - к общей шине причем в первой декаде непосредственно, а в остальных - через входной фотоприем 55 ник 8, первый оптический вход 12 кото. рого связан с оптическим выходом 2 последнего разряда предыдущей декады третьи оптические входы 3 всех раз 38 2рядов счетчика каждой декады - с источником 9 света своей декады, оптический выход 2 предыдущего раэряда -с четвертым оптическим входом 14 последующего разряда, оптический выход2 которого связан с пятым и шестымоптическими вхсдами 15 и 1 б предыдущего разряда для каждой декады,первая оптическая шина 17 - с первымоптическим входом 1 нулевого разрядадля каждой декады, вторая оптическаяшина 18 - с третьим оптическим входом 19 прерывателя 4 тока своей декады, с вторым оптическим входом 20входного фотоприемника 8 последующейдекады, с седьмым и восьмым оптическими входами 21 и 22 всех разрядовдля каждой декады, кроме последнего,седьмой оптический вход 21 котороготолько один связан с ней, а восьмойоптический вход 22 - с оптическимвыходом 2 нулевого разряда,Третья оптическая шина 23 связанас девятым и десятым оптическими входами 24 и 25 всех разрядов, кроменулевого, у которого связь с оптической шиной 23 имеется только с девятым оптическим входом 24, с первымоптическим входом 1, с входом 2 бсоответственно дополнительного прерывателя 11 тока и дополнительноговходного фотоприемника 27 для каждойдекады, оптический выход 2 последнего разряда каждой декады связан счетвертым оптическим входом 14нулевого разряда, оптический выход 2которого связан с вторым оптическийвходом 28 дополнительного входногофотоприемника 27 последующей декады,оптический выход 2 нулевого разрядакаждой декады связан с третьим оптическим входом 29 дополнительного прерынателя 11 тока, каждый разрядсчетчика, кроме последнего, каждойдекады подключен к второму электрическому входу 30, причем эти входывсех разрядов, кроме последнего,объединены один с другим и черездополнительный прерыватель 11 токасоединены с второй электрическойвходной шиной 31,Электрический вход 3 нулевого разряда непосредственно подключен к первой электрической входной шине 5,а электрический вход 32 последнегоразряда - к второй электрической входной шине 31, параллельно входномуфотоприемнику 8 для каждой декады,кими входами,Функциональная схема нулевогоразряда счетчика (фиг.3) включаетпоследовательно соединенные первый36 и третий 39 фотоприемник, причемпервый фотоприемник 36 подключен квходу прерывателя 41 тока, выходкоторого подключен к электрическомувходу 3, а третий фотоприемник 39непосредственно соединен с вторымэлектрическим входом 30 и содержитпоследовательно соединенный второйфотоприемник 38, источник 37 света,второй фотоприемник 38 подключен квходу прерывателя 41 тока, источник37 света, снабженный оптическим вы 45 50 3 13289 кроме первой, включен дополнительный взводной фотоприемник 27, оптические выходы 2 всех разрядов каждой декады связаны с оптическими входами контро 5 лирующего устройства 33 своей декады, количество входов которого соответствует числу разрядов каждой декады счетчика, оптический выход 34 контролирующего устройства 33 каждой декады связан с входным прерывателем 35 тока, электрический выход которого .подключен к входу генератора 6 импульсов, а вход - к общей шине, оптический выход 34 контролирующего устРойства 33 каждой декады связан с оптическими входами входного прерывателя 35 тока, число оптических входоввходного прерывателя 35 тока соответствует числу декад счетчика, 20Функциональная схема любого разряда каждой декады, кроме нулевого и последнего (фиг,2) включает последовательно соединенные первый фотоприемник 36, снабженный оптическим 25 выходом 2, и источник 37 света, а также второй и третий фотоприемники 38 и 39, первые объединенные выводы у которых связаны друг с другом и через четвертый фотоприемник 40 соединены с вторым электрическим входом 30, подключенным к второму выводу третьего фотоприемника 39, первый электрический вход 3 подключен к вторым выводам первого 36 и второго 38 фотоприемников, причем первый фото- приемник 36 снабжен первым 1, вторым 10 и седьмым 21 оптическим входами, второй фотоприемник 38 - четвертым 14 и десятым 25, третьий фотоприем ник 39 - третьим 13, пятым 15 и девятым 24, а четвертый фотоприемник 40 - шестым 16 и восьмым 22 оптичес 384ходом 2, - к общей шине, а объединенные выводы первого 36 и третьего 39 фотоприемников, второго фотоприемника 38 и источника 37 света соединены между собой, первый фотоприемник 36 снабжен вторым 10, седьмым 21 и четвертым 14 оптическими входами, второй фотоприемник 38 - первым оптическим входом 1, третий фотоприемник 39 - третьим 13, четвертым 14 и шестым 16 оптическими входами, второй фото- приемник 38 - первым оптическим входом 1, третий фотоприемник 39 - третьим 13, четвертым 14 и шестым 16 оптическими входами прерыватель. 41 тока - пятым 15 и восьмым 22 оптическими входамиФункциональная схема последнего разряда (фиг,4) седержит последовательно соединенные первый 36 и второй 38 фотоприемники, причем их первые объединенные выводы через источник 37 света, снабженный оптическим выходом 2, подключены к общей шине, а их вторые выводы - соответственно к первому электрическому входу 3 и к второму прерывателю 42 тока выход которого соединен с электрическим входом 30, причем первый фотоприемник 36 снабжен первым 1, вторым 10 и седьмым 21 оптическими входами, второй фотоприемник 38 - третьим 13, пятым 15 и восьмым 22 оптическими входами, а прерыватель тока 42 - четвертым 14 и шестым 16 оптическими входами.Функциональная схема контролирующего устройства 33 (фиг,5) содержит первый 43 и второй 44 оптоэлектронные пороговые элементы, оптоэлектронный элемент ИЛИ 45, причем первый оптоэлектронный пороговый элемент 43 и оптоэлектронный элемент ИЛИ 45 содержат последовательно включенные фотоприемник 46 и источник 47 света, а второй оптоэлектронный пороговый элемент 44 содержит последовательно подключенные источник 47 света и прерыватель 49 тока, причем параллельно источнику 47 света включен резистор 48, вторые выводы фотоприемников 46 первого оптоэлектронного порогового элемента 43 и оптоэлектронного элемента ИЛИ 45, резистора 48 и источника 47 света второго оптоэлектронного порогового элемента 44 подключены кпитающей шине, оптические входы фотоприемников 46 и пре 5 13289 рывателя 52 тока первого 43 и второго 44 оптоэлектронных пороговых элементов связаны с оптическими входами контролирующего устройства 33, оптические выходы первого 43 и"второго 44 оптоэлектронных пороговых элементов связаны с оптическими входами фотоприемника 46 оптоэлектронного элемента ИЛИ 45, снабженного оптическим выходом 34, являющимся оптичес ким выходом контролирующего устройства 33.Прерыватель тока с тремя оптическими входами (фиг,б), содержит цепочку иэ трех параллельновключенных 15 фоторезисторов 50-52, один вывод 5 которой подключен к первой электрической входной шине, а второй вывод - к затвору полевого транзистора 53 и через резистор 54 к шине 55 питания 20 и к стоку транзистора 53, исток которого соединен с первым электрическим входом 3.Оптоэлектронный счетчик работает следующим образом. 25Информация (цифра) в предлагаемом счетчике представляется одним возбужденным разрядом, порядковый номер которого соответствует весу записанной цифры, т,е, устройство работает 30 в унитарно-позиционном коде, При подаче напряжения питания на шины 5 и 31 и оптического импульса запуска на оптическую шину 17 срабатывает нулевой разряд каждой декады счетчика, Счетчик готов к записи информации. Генератор 6 генерирует импульсы положительной полярности. Все фотоприемники, кроме 8 и 27, каждой декады имеют два устойчивых состоя ния: проводящее и запертое, Переход из запертого состояния в проводящее происходит при подаче на оптические входы указанных элементов световых сигналов, На оптические входы Фото приемников 36 и 39 всех разрядов каждой декады, кроме последнего, для их срабатывания требуется одновременно подавать три световых сигнала,На оптические входы фотоприемников 36 и 38 последнего разряда каждой декады для их срабатывания требуется одновременно подавать два световых сигнала.55На оптические входы фотоприемников 38 и 40 всех разрядов, кроме нулевого и последнего, для каждой де) Я 6кады для их срабатывания требуется одновременно два световых сигнала,На оцтические входы фотоприемнивков 8 и 27 каждой декады, кроме первой для их срабатывания требуется одновременно подавать два световыхсигнала,На оптические входы прерывателей41 и 42 тока нулевого и последнегоразряда каждой декаДы для их срабатывания требуется одновременно подавать два световых сигнала, а на оптические входы прерывателей 4 и 11 тока каждой декады - три световых сигнала. Многовходовые фотоприемникимогут быть выполнены с применениемдостижений волоконной оптики,В режиме.суммирования" входныхимпульсов на оптическую шину 18 подается постоянно световой сигнал, ана оптическую шину 23 светового сигнала не подается, на электрическуювходную шину 5 подается потенциалположительной полярности, на электрическую входную шину 31 - потенциалотрицательной полярности,Подсчитываемые импульсы поступают от генератора 6 импульсов одновременно на все входные источники 9 света, причем при поступлении первого импульса происходит возбуждение первого разряда (срабатывает первый фото- приемник), так как нулевой разряд находился в возбужденном состоянии, и на вторую оптическую шину 18 постоянно подается световой сигнал. При этом в паузе между входными импульсами происходит гашение нулевого разряда, так как срабатывает прерыватель 41 тока, Таким образом, в счетчике записалась единица информации. При подаче следующего импульса происходит срабатывание следующего разряда эа первым разрядом первой декады, в паузе между импульсами первый разряд гасится, так как срабатывает четвертый Фотоприемник 40, шунтирующий источник 37 света того же разряда. При этом прерыватель 41 тока возвращается в исходное состояние. При поступлении очередных импульсов происходит возбуждение последующих разрядов и гашение предыдущих. Наконец, при возбуждении последнего разряда счетчика первой декады входной Фотоприемник 8 "пропускает последующий импульс навходной источник 9 света второй декады, происходит срабатывание первого разряда второй декады, так как ее нулевой разряд уже был в возбужденном состоянии. При этом также происходит возбуждение нулевого разряда первой декады, так как срабатывает его третий фотоприемник 39, и на все его три оптические входы поступают световые сигналы. 10Кроме того, источник 37 света последнего разряда связан с оптическим входом 7 прерывателя тока своей декады, оптический вход 10 - с входным источником 9 света, а оптический 15 вход 19 - с оптической шиной 18.Прерыватель тока 4 срабатывает при наличии трех световых сигналов, т,е. при последующем после срабатывания последнего разряда декады входном им,пульсе, при этом разрывается цепь питания первой декады и счетчика, и она приходит в исходное состояние. При наличии трех световых сигналов на оптических входах фоторезисторов 50-52 собранных по схеме И, транзистор 53 прерывателя тока записывается и отклю. чает декаду счетчика от шины 55 питания.В исходное состояние возвращается 30 также прерыватель 4 тока первой декады и входной фотоприемник 8 второй декады. Процесс повторяется, срабатывает второй разряд декады счетчика и т.д. Аналогично работают в режиме 35 последовательного "суммирования" все остальные декады счетчика.В режиме "вычитания" входных импульсов на оптическую шину 23 подается постоянно световой сигнал, а на ф оптическую шину 18 светового сигнала не подается, на электрическую входную шину 31 подается потенциал положительной полярности, на электрическую входную шину 5 подается потенциал от рицательной полярности.Предположим, что в возбужденном , состоянии находится первый разряд второй декады и последний разряд пер- вой декады, а все разряды остальных декад находятся в невозбужденном состоянии, причем нулевой разряд каждой декады, кроме первой, находится в возбужденном состоянии, так как это следует из изложенного принципа работы счетчика в режиме "суммирования".При подаче первого входного им.пульса переходит в возбужденное состояние предпоследний разряд первойдекады, так как срабатывает его фотоприемник 39, на трех оптических входах 13, 15 и 24 которого присутствуютсветовые сигналы. В паузе между входными импульсами происходит гашениепоследнего разряда первой декады, таккак на его оптических входах 14 и 16имеются световые сигналы и срабатывает прерыватель 42 тока последнегоразряда.Таким образом, из содержимого счетчика вычлась "единица" информации. Приподаче следующего импульса происходитсрабатывание следующего разряда запредпоследним первой декады, а в паузе между импульсами - гашение предпоследнего разряда, так как на егооптических входахф 14 и 25 имеются световые сигналы и срабатывает второй фотоприемник 38, шунтирующий источник37 света того же разряда. При поступлении очередных импульсов происходитвозбуждение последующих разрядов игашение предыдущих. Наконец, при возбуждении нулевого разряда первой декады дополнительный входной фотоприемник 27 "пропускает" последующийимпульс на входной источник 9 второйдекады, и происходит возбуждение ну"левого разряда второй декады и последнего разряда первой декады, таккак на его оптических входах 13, 15и 22 имеются световые сигналы и происходит срабатывание фотоприемника38 последнего разряда первой декады.Кроме того, в данном такте срабатывает прерыватель 11 тока, при этомразрывается цепь питания первой декады счетчика кроме последнего разряда, и она приходит в исходное состояние.В исходное состояние возвращаетсятакже прерыватель 11 тока первой декады и дополнительный входной фотоприемник 27 второй декады. Далеепроцесс вычитания единицы информации,записанной в счетчик, происходит аналогичным образом.Для нормального функционированиясчетчика необходимо, чтобы длитель"ность входного импульса лежала в следующих пределахлбкл.макс2 ькл мин Фгде- длительность входного импульса;"Ькл. макс - максимальная длительностьпереключения из запертого"бкк мин минимальнаяДлительность паузы между входными ,импульсами для нормального функционирования счетчика должна быть Оптоэлектронный счетчик импульсов,содержащий ряд однотипных декад, вкаждом,их разрядов которых последовательно соединены первый Фотоприем-ник и источник света, первый опти ческий вход последующего разрядасвязан с оптическим выходом предыдущего разряда, в каждом разряде счетчи"ка первые выводы первых фотоприемников всех разрядов каждой декады,кроме нулевого, подключены к первомуэлектрическому входу и к выходу пре-рывателя тока, вход которого подклю чен к первой электрической входнойшине и к выходу генератора импульсов, 50 а первыи Оптическии вход связан соптическим выходом последнего разряда, во всех декадах, кроме первой,вторые оптические входы разрядовсчетчика, прерывателя тока связаныс источником света своей декады, одинвывод которого подключен к выходу генератора импульсов, а другой - к общей шине в первой декаде непосредственно, а в остальных - через входной л, л) сь г гаа. максггде Г - длительность паузы междувходными импульсами,С,а , - максимальное время гашенияразряда.Так как оптоэлектронный модуль работает в единичном позиционном коде,то в возбужденном состоянии может находиться только один разряд, Контролирующее устройство 33, состоящее изоптронных пороговых элементов 43 и44 (реализация многовходовых фотоприемников возможна с помощью волоконной оптики) и оптоэлектронного элемента ИЛИ 45, Фиксирует ошибку, еслив возбужденном состоянии находитсябольше одного разряда, или же еслиинформация потеряна, Если при записичисла в оптоэлектронный счетчик, произошла ошибка первого рода, т.е. ввозбужденном состоянии находится больше одного разряда то срабатывает оптоэлектронный пороговый элемент 43 иоптоэлектронный элемент ИЛИ 45 зафиксирует ошибку, и счет также прекращается.Если при записи числа в оптоэлектронный модуль произошла ошибка второго рода, т.е. информация, записаннаяв счетчик, вовсе потеряна, то срабатывает оптоэлектронный пороговый элемент 44, оптоэлектронный элемент ИЛИ. 45 зафиксирует ошибку, и счет такжепрекращается.В оптоэлектронном пороговом элементе 44 чувствительность прерывателя 49 тока подобрана так, что если на его оптические входы не поступают световые сигналы, то пороговый элемент 44 находится в возбужденном со-, стоянии, в противном случае он не будет переходить в возбужденное состояние.В оптоэлектронном пороговом элементе 43 чувствительность фотоприемника 4 б подобрана так, что пороговый элемент 43 срабатывает, если пороговые сигналы поступают на два и более оптических входах, в противном случае он остается в невозбужденном состоянии. При фиксации оптоэлектрон 8938 Оного элемента ИЛИ 45 ошибки входнойпрерыватель Зб тока срабатывает, отключая генератор 5 импульсов от питания 5и запись информации в счетчике прекращается.Отключая питание, обнуляют всеразряды счетчика каждой декады и конт.ролирующее устройство 33.1 О Для нормального функционированияконтролирующего устройства необходимо, чтобы время отключения контролируемого устройства 33 было 15 бкл к ч / макс гаш р 1где С- время включения контролируемого устройства;"макс гащ.р.- максимальное время га 20 шения разряда,Снижение потребляемой мощностипри работе данного оптоэлектронногосчетчика связано с тем, что в любоймомент времени в возбужденном состоя 25 нии может находиться только один раз"ряд каждой декады (несколько возбужденных разрядов может быть лишь впромежуток времени сгав.р. где гав.рвремя гашения разряда), так как счетО чик работает в унитарно-позиционномкоде,формула изобретения11 132 фотоприемник, первый оптический вход которого связан с оптическим выходом последнего разряда предыдущей декады, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, а также снижения его потребляемой мощности, в него введены второй, третий, четвертый фотоприемники в каждый разряд декад, кроме нулевого, в который введен вместо четвертого фотоприемника прерыватель тока и, кроме последнего разряда, в котором введен второй фотоприемник и прерыватель тока, в каждую декаду введены нулевой разряд и контролирующее устройство, а также введены в каждую декаду, кроме первой, дополнительный входной фотоприемник, входной прерыватель тока, три оптических шины и электрическая входная шина, причем вторые оптические входы дополнительного прерывателя тока каждой декады связаны с источником света своей декады, третьи оптические входы всех разрядов счетчика каждой декады связаны с источником света своей декады, оптический выход предыдущего разряда связан с четвертым оптичес ким входом последующего разряда, оптический вход которого связан с пятым и шестым оптическими входами предыдущего разряда для каждой декады, первая оптическая шина связана с первым оптическим входом нулевого разряда каждой декады, вторая оптическая шина связана с третьим оптическим входом прерывателя тока своей декады, с вторым оптическим входом входного фотоприемника последующей декады, с седьмым и восьмым оптическими входами всех разрядов каждой декады, кроме последнего разряда, и с седьмым оптическим входом последнего разряда, а ,его восьмой оптический вход связан с оптическим выходом нулевого разряда, третья оптическая шина связана с девятым и десятым оптическими входами 89382всех разрядов, кроме нулевого, и сдеВятым оптическим входом нулевогоразряда, с пятым и шестым оптическими входами последнего разряда, с первым оптическим входом дополнительногопрерывателя тока и дополнительного фотоприемника каждой декады, оптическийвыход последнего разряда каждой декады связан с четвертым оптическим входом нулевого разряда, оптический выход которого связан с вторым оптическим входом дополнительного входного фотоприемника последующей декады, и с третьим оптическим входом дополнительного прерывателя тока, каждый разряд счетчика, кроме последнегокаждой декады, подключен к второмуэлектрическому входу, причем электри О ческие входы всех разрядов, кромепоследнего, через дополнительный прерыватель тока соединены с второйэлектрической входной шиной, первыйэлектрический вход нулевого разряда 25 подключен к первой электрической вход"ной шине, а второй электрический входпоследнего разряда подключен к второйэлектрической входной шине, параллельно входному фотоприемнику каждой де- ЗО кады, кроме первой, включен дополнительный входной фотоприемник, оптические выходы всех разрядов каждой декады связаны с оптическими входамиконтролирующего устройства своей декады, количество входов которого соответствует числу разрядов каждой декады счетчика, оптический выход контролирующего устройства каждой декадысвязан с входным прерывателем тока, 4 О электрический выход которого подключен к входу генератора импульсов, авход - к общей точке, оптический выход контролирующего устройства каждойдекады связан с оптическими входами45 прерывателя тока, число оптическихвходов входного прерывателя токасоответствует числу декад счетчика.