Оптоэлектронный переключатель

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве бесконтактных путевых и концевых выключателей в устройствах автоматики, электротехники и промышленной электроники. Оптоэлектронный переключатель содерЯО 1322461 жит излучатель 1, фотоприемник 2, усилитель-инвертор 3, формирователь 4, выходной усилитель 5 мощности с нагрузкой 6, источник 7 постоянного напряжения, транзисторы и другие схемные элементы. Введение общей положительной обратной связи по цепи с делителем 11 напряжения, а также рациональное использование электрических и оптических свойств светодиодов 23 и 7 позволяет увеличить и стабилизировать оптическую чувствительность переключателя к рабочим воздействиям независимо от характера нагрузки, повысить устойчивость к помехам от солнечного и искусственного освещения. Это обеспечивает повышение надежности и расширение функциональных возможностей предлагаемого оптоэлектронного переключателя. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве бесконтактных путевых и концевых выключателей в устройствах автоматики, электротехники и промышленной электроники,Цель изобретения. - повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем стабилизации положительной обратной связи по оптическому каналу и увеличения устойчивости к внешней засветке.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема оптоэлектронного переключателя.Оптоэлектронный переключатель содержит излучатель 1, оптически связанный с фотоприемником 2, усилитель-инвертор 3, формирователь 4, выходной усилитель 5 мош; ности с нагрузкой 6. Первый вывод излучателя 1 соединен с источником 7 постоянного напряжения, а второй вывод -- с первым выходом 8 фотоприемника 2, второй выход 9 которого через усилитель-инвертор 3 соединен с входом 10 формирователя 4. В оптоэлектронный переключатель введен делитель 11 напряжения, вход которого соединен с прямым выходом 12 формирователя 4, а выход 13 - с вторым выводом излучателя 1, инверсный выход 14 формирователя 4 соединен с входом усилителя 5 мощности.Формирователь 4 содержит первый 15 и второй 16 транзисторы, светодиод 17, коллектор транзистора 15 соединен с базой транзистора 16 и через первый резистор 18 с источником 7 постоянного напряжения, эмиттер транзистора 16 является инверсным выходом 14 формирователя 4, а коллектор - прямым выходом 12 формирователя 4, первый вывод светодиода 17 соединен через второй резистор 19 с источником 7 постоянного напряжения и через параллельную КС-цепь 20 с базой транзистора 15, которая является входом 10 формирователя 4, эмиттер транзистора 15 соединен с шиной 21 нулевого потенциала, коллектор транзистора 16 соединен с вторым выводом светодиода 17.Фотоприемник 2 выполнен на кремниевом транзисторе 22 и арсенидо галл иевом светодиоде 23, включенном параллельно и согласно эмиттерному переходу транзистора 22.Оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.Возбужденный излучатель 1 по открытому оптическому каналу освещает светодиод 23, который создает фото-ЭДС, достаточную для отпирания транзистора 22. Эмиттерный ток последнего поступает во входную цепь усилителя-инвертора 3, выходной ток которого отбирается из базовой цепи первоначально открытого транзистора 15. При определенном (пороговом) входном токе 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 формирователя 4 транзистор 15 запирается, а транзистор 16 отпирается и, создавая эмиттерный ток, форсирует включение усилителя 5 мощности, который, в свою очередь, эффективно питает током нагрузку 6. Кол лекторным током транзистора 16 светодиод 17 возбуждается и сигнализирует о подключении нагрузки 6.Если оптический канал между излучателем 1 и фотоприемником 2 перекрывается, уровень фото-ЭДС, генерируемой слабо освещенным светодиодом 23, резко снижается, выходные токи фотоприемника 2 и усилителя-инвертора 3 становятся небольшими. При достаточно малом (пороговом) входном токе формирователя 4 транзистор 15 отпирается и форсирует выключение транзистора 16. Нагрузка 6 отключается, излучение светодиода 17 прекращается.При регистрации объекта, перекрывающего оптический канал между излучателем 1 и фотоприемником 2, в переключателе по трем каналам действует положительная обратная связь. По мере включения транзистора 22 его коллекторный ток возрастает и увеличивает ток проводимости излучателя 1. Эта положительная обратная связь ускоряет возбуждение излучателя 1, но является относительно слабой и недостаточно стабильной.Местная положительная обратная связь в формирователе 4 создается КС- цепью 20, поэтому формирователь 4 обладает четко выраженными пороговыми свойствами и не срабатывает от случайных или ложных воздействий (помех) небольшой амплитуды.Общая положительная обратная связь охватывает переключатель по цепи с делителем 11 напряжения. Например, при освещении светодиода 23 и, как следствие, при отпирании транзистора 16 коллекторный потенциал этого транзистора снижается, что увеличивает ток в цепи излучателя 1 и форсирует процесс его возбуждения. Эта положительная обратная связь является стабильной, хорошо контролируется и не зависит от сопротивления нагрузки 6.Фото-ЭДС освещенного ареснидогаллиевого светодиода 23 заметно превышает порог включения кремниевого транзистора 22, что гарантирует уверенное действие фотоприемника 2 при технологическом разбросе и температурном дрейфе характеристик его компонентов (светодиода 23 и транзистора 22), а также при различных уровнях освещенности. Узкая спектральная характеристика арсенидогаллиевого светодиода 23 увеличивает устойчивость фотоприемника 2 к внешней засветке.Светодиод 17, непосредственно влияя на ток положительной обратной связи в формирователе 4, стабилизирует передаточную характеристику и пороговые свойства этого формирователя.1322461 формула изобретения Составитель А. СидоровРедактор И. Горная Техред И. Верес Корректор М. ПожоЗаказ 2 В 77/54 Тираж 90 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, введение общей положительной обратной связи по цепи с делителем 11 напряжения, а также рациональное использование электрических и оптических свойств светодиодов 23 и 17 позволяет увеличить и стабилизировать оптическую чувствительность переключателя рабочим воздействиям независимо от величины и характера нагрузки, повысить его устойчивость к помехам от солнечного и искусственного освещения, что обеспечивает повышение его надежности и расширение функциональных возможностей,1. Оптоэлектронный переключатель, содержащий излучатель, оптически связанный с фотоприемником, усилитель-инвертор, формирователь, выходной усилитель мощности, первый вывод излучателя соединен с источником постоянного напряжения, а второй вывод - с первым выходом фотоприемника, второй выход которого через усилитель-инвертор соединен с входом формирователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введен делитель напряжения,вход которого соединен с прямым выходом формирователя, а выход - с вторым выводом излучателя, инверсный выход формирователя соединен с входом усилителя мощ ности 2. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что формирователь содержит первый и второй транзисторы, светодиод, коллектор 10 первого транзистора соединен с базой второго транзистора и через первый резистор с источником постоянного напряжения, эмиттер второго транзистора является инверсным выходом формирователя, а коллектор - прямым выходом формирователя, первый вывод светодиода соединен через второй резистор с источником постоянного напряжения и через параллельную КС-цепь с базой первого транзистора, которая является входом формирователя, эмиттер первого 2 О транзистора соединен с шиной нулевого потенциала, коллектор второго транзистора соединен с вторым выводом светодиода.3. Переключатель по п, 1, отличающийся тем, что фотоприемник выполнен на кремниевом транзисторе и арсенидогаллиевом 25 светодиоде, включенном параллельно и согласно эмиттерному переходу транзистора.