Оптоэлектронный датчик

)5 Н 03 К 17/78 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКО В(71) Самарское научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 1312731, кл. Н 03 К 17/78, 1987.2. Авторское свидетельство СССР Я 1267607, кл. Н 03 К 17/78, 1986.(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК (57) Оптоэлектронный датчик относится к автоматическому управлению подъемно- транспортными механизмами и может быть использован для контроля относительного положения перемещающихся обьектов, Датчик содержит генератор 1 импульсов, транзисторный ключ 2, в коллектор которого последовательно с резистором 5 включен излучающий светодиод 6, фотодиод 7, связанный со светодиодом 6 по открытому оптическому каналу и включенный в обратном направлении между источником 4 постоянного напряжения и входом порогового усилителя 12 фотосигнала, соединенного через второй резистор 9 с общей щи ной 3 питания, выходной О-триггер 14, В датчик введены второй фотодиод 8, третий резистор 10, второй усилитель 8 фотосигнала, второй выходной О-триггер 15 счетчик 18 импульсов, элемент 19 оавнозначности, элемент И 21,1774490 элемент ИЛИ 23 и светодиод 24 индикации, подключенный к выходу элемента ИЛИ 23, первый вход которого подключен к выходу счетчика 18 импульсов, а второй вход соединен с выходом элемента И 21. Первый вход элемента И 21 соединен с выходом одного из О-триггеров 14, 15 и выходом 16, 17 датчика, а второй вход подключен к выходу 20 датчика и к прямому выходу элемента 19 равнозначности, инверсный выход которого подключен к управляющему входу счетчика 18 импульсов, Счетный вход последнего объединен с выходом генератора 1 импульсов и со счетными входами О-триггеров 14, 15, выходы которых подключены соответстИзобретение относится к автоматическому управлению подьемно-транспортными механизмами и может быть использовано для контроля относительного положения перемещающихся объектов,Известен фотоэлектронный переключатель, содержащий излучатель, фотоприемник, усилитель, выход которого соединен с выходом фотоэлектронного переключателя 1, Недостатком данного переключателя является низкая надежность из-за отсутствия пороговых элементов в усилительной части переключателя и применения С-контура, параметры которого изменяются поддействием температуры и напряжения источника питания.Наиболее близким к изобретению является оптоэлектронный датчик объектов, содержащий генератор импульсов, ключ на биполярном транзисторе, общую шину, источник постоянного напряжения, резистор, светодиод, регистр, усилитель фотосигналов, выходной триггер 2, К недостаткам данного датчика относится. возможность выхода из строя единственного канала усиления фотосигналов, что может привести к аварии транспортноо средства, обслуживаемого данным датчиком, Кроме того, недостатком данного датчика является отсутствие элементов самоконтроля, а также отсутствие индикации режима работы, что ухудшает эксплуатационные характеристики датчика.Цель изобретения - повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик датчика путем введения дополнительных элементов самоконтроля и индикации,5 10 15 20 30 35 венно к первому и второму входам элемента 19 равнозначности и к выходам датчика, Информационный вход второго О-триггера подключен к выходу второго усилителя 13 фотосигнала, инверсный вход которого соединен с выходом источника 25 напряжения смещения, а прямой вход подключен к второму фотодиоду 8, оптически связанному излучающим светодиодом 6 и включенному в обратном направлении между источником 4 постоянного напряжения и прямым входом второго усилителя 13 фотосигнала, соединенного с общей шиной 3 через третий резистор 10, Такое соединение позволяет повысить надежность работы датчика. 1 ил,Цель достигается тем, что в датчик введены второй фотодиод, резистор, второй усилитель фотосигнала, второй О-триггер, а также счетчик импульсов, элемент равнозначности, элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации, подключенный к выходу элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходу счетчика импульсов и к выходу элемента И, входы которого подключены к выходу одного из О-триггеров и к инверсному выходу элемента равнозначности, прямой выход которого подключен к управляющему входу счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с выходом генератора импульсов и с четными входами О-триггеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента равнозначности и к выходам датчика, Информационный вход второго О-триггера подключен к выходу усилителя фотосигнала, инверсный вход которого соединен с выходом источника напряжения смещения, а прямой вход подключен к фотодиоду, оптически связанному со светодиодом за счет отражения от объекта и включенному в обратном направлении между источником постоянного напряжения и прямым входом усилителя фотосигнала, соединенного с общей шиной через резистор аналогично первому каналу усиления.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый датчик отличается от известного тем, что в него введены фотодиод, резистор, усилитель фотосигнала, О-триггер, счетчик импульсов, элемент равнозначности, элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации, Таким40 45 50 55 образом, заявляемый оптоэлектронный датчик соответствует критерию "новизна".Известны технические решения, в которых применяют второй канал усиления сигнала фотодиода для повышения надежности датчика, Однако работают эти каналы параллельно и при действии постороннего излучения оба канала вызывают ложное срабатывание датчика,В предлагаемом датчике из-за конструктивного размещения фотодиодов при наличии сигнала с выхода одного иэ каналов усиления фотосигнала на выходе другого канала сигнал отсутствует. Такое техническое решение вместе с наличием простой схемы самоконтроля работы каналов усиления фотосигнвла, а также индикации аварийного режима датчика и срабатывания выбранного канала усиления фотосигнала приводит к значительному повышению надежности и улучшению эксплуатационных характеристик оптоэлектронного датчика. Таким образом, заявляемый датчик соответствует критерию "существенные отличия",На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого оптоэлектронного датчика,Датчик содержит генератор 1 импульсов, ключ на биполярном транзисторе 2, эмиттер которого соединен с общей шиной 3, источник 4 постоянного напряжения. В коллекторную цепь транзистора 2 последовательно с первым резистором 5 включен излучающий светодиод б. Фотодиоды 7, 8 включены в обратном направлении между источником 4 постоянного напряжения и соответственно вторым резистором 9 и третьим резистором 10. Фотодиод 7 связан по открытому оптическому каналу со светодиодом б. Фотодиод 8 связан со светодиодом 6 за счет отражения сигнала от объекта 11. Датчик также содержит усилители 12, 13 фотосигналов, выходные О-триггеры 14, 15 для формирования выходных сигналов соответственно на выходах 16, 17, счетчик 18 импульсов, управляющий вход которого подключен к прямому выходу элемента 19 равнозначности, инверсный выходкоторого подключен к выходу 20 датчика и к первому входу элемента И 21, второй вход которого подключен к узлу 22, позволяющему выбрать нужный фотодиод для индикации его работы, К выходу элемента ИЛИ 23 подключен светодиод 24 индикации, сигнализирующий срабатыван е фотодиодов 7, 8 или неисправность датчика, определяемую элементом 19 раьнозначности, Датчик содержит источник 25 напряжения,Датчик работает следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 Генератор 1 формирует прямоугольные импульсы напряжения, поступающие на входы синхронизации О-триггеров 14, 15, счетчика 18 импульсов и на биполярный транзистор 2, который, открываясь под действием импульсов, вызывает импульсное возбуждение излучающего светодиода 6, Если объект 11 перекрывает оптический канал между светодиодом 6 и фотодиодом 7, то через фотодиод 7 не протекает фототок и сигнал на входе усилителя 12 равен нулю, т.е, на вход О-триггера 14 сигнал также не поступает, а значит, на его выходе - состояние логического "0", При этом фотодиод 8 реагирует на импульсы, излучаемые светодиодом 6, которые, отражаясь от объекта 11, попадают на чувствительную поверхность фотодиода 8, создавая на входе усилителя, 13 импульсные сигналы значительной амп-литуды. Усиленные сигналы воздействуют,. на О-вход триггера 15 и переводят его в состояние логической "1", обеспечивая та-кой же сигнал на выходе 16 и на входе элемента 19 равнозначности.Так как на втором входе элемента 19 равнозначности присутствует с выхода О- триггера 14 сигнал "0", т.е. нет равнозначности сигналов по входам элемента 19, то на прямом выходе элемента 19 также будет сигнал "0", который поступает на выход 20 и говорит о том, что датчик исправен. Кроме того, сигнал "0" поступает на управляющмй вход усилителя 18 импульсов, запрещая появление сигналов на его выходе. С инверсного выхода элемента. 19 равнозначйости сигнал "1" поступает на вход элемента И 21, а другой вход, подклЮченный к входу узла 22, который, например, соединен с выходом триггера 15, находящегося в состоянии "1", поступает также сигнал "1". Имея совпадение сигналов по входу элемента И 21, на его выходе также будет сигнал "1", который, пройдя через элемент ИЛИ 23, вызывает включение светодиода 24 индикации, индицирующего таким образом срабатывание фотодиода 8.При выходе объекта 11 из чувствительной зоны датчика прекращается оптическая связь между светодиодом 6 и фотодиодом 8, но теперь включается фотодиод 7, вызывая последовательное срабатывание усилителя 12 и О-триггера 14, на выходе которого появляется сигнал "1", т.е. на входах элемента 19 равнозначности и в этом случае не будет совпадения сигналов, так как на выходе О- триггера 15 имеется сигнал логического "0", При появлении на выходах элемента 19 равнозначности двух логических "О" или двух "1", что говорит о неисправности одного из каналов усиления сигнала фототока, на вы1774490 Составитель С, ПростоеТехред М.Моргентал Корректор В. Петраш Редактор Заказ 3935 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ходе элемента 19 появляется сигнал "1", который поступает на выход 20 датчика и сообщает о неисправности датчика. Крометого, этот сигнал дает разрешение на работусчетчика 18 импульсов, который с коэффициентом деления К=Евх/5 - 10 начинает счи-.тать импульсы, поступающие с генератора1, Коэффициент К выбран с учетом удобствавизуального контроля сигнала неисправности дагчика на светодиоде 24, который начинает мигать под действием импульсов,приходящих с выхода счетчика 18 импульсов через элемент ИЛИ 23 с.частотой 5 - 10Гц, На другом входе элемента ИЛИ 23 находится сигнал "0", так как элемент И 21 закрыт сигналом "0" с инверсного выходаэлемента 19 равнозначности.Таким образом, при нормальном функционировании устройства на входах элемента 19 равнозначности всегда 20присутствуют два сигнала с разными уровнями напряжения - логический "0" и логическая "1", что связано с конструктивнымразмещением фотодиодов 7, 8,Порог срабатывания датчика четко определяется и фиксируется пороговым напряжением усилителей 12, 13, котороеопределяется уровнем напряжения, поданного на неинвертирующие входы усилителей 12, 13 от источника 25, 30Введение второго фотодиода с каналомусиления сигнала повышает надежностьдатчика, так как при выходе из строя одногоиз каналов второй отрабатывает появлениедвижущегося обьекта, что предотвращает 35аварийную ситуацию.При применении датчика появляетсявоэможность фиксации направления движения перемещающихся объектов, что является необходимой информацией при 40современном автоматизированном производстве. Наличие визуальной индикации состояния фотодиодов, а также неисправногосостояния самого датчика сокращает времяпоиска неисправностей самого датчика, .а 45также комплекса оборудования, в которыйон входит. Формула изобретения Оптоэлектронный датчик, содержащий генератор импульсов, транзисторный ключ с общим эмиттером, коллектор которого последовательно с первым резистором соединен со светодиодом, фотодиод, связанный со светодиодом по открытому оптическому каналу и включенный в обратном направлении между источником постоянного напряжения и входом усилителя фотосигналов, который через второй резистор соединен с общей шиной, выходной О-триггер, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, введены дополнительный фотодиод, третий резистор, дополнительный усилитель фотосигналов, дополнительный выходной О-триггер, а также счетчик импульсов, элемент равнозначности, элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации, который подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, а второй вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом одного из О-триггеров и выходом устройства, а второй вход подключен к инверсному выходу элемента равнозначности, прямой выход которого подключен к выходу оптоэлектронного датчика и к управляющему входу счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с выходом генератора импульсов и со счетными входами О-триггеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента равнозначности и выходам датчика, информационный вход второго О-триггера подключен к выходу дополнительного усилителя фотосигнала, инверсный вход которого соединен с выходом источника напряжения смешения, а прямой вход подключен к дополнительному фотодиоду, который оптически связан со светодиодом и включен в обратном направлении между источником постоянного напряжения и прямым входом дополнительного усилителя фотосигнала, и соединен с общей шиной через третий резистор.