Оптоэлектронное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 98918 1)5 Н 03 К 19/14 и может б машинах, лемеханик ство сод управляющ приемника емник изл тельной источника излучения ратной свя излучения ыть использовано в ис кретно й а втомат 1 , в телеизмерении. ержит десять ш их источника излуче излучения, источни учения оптрона с обратной связь излучения и два пр канала запаздыва зи, инфракрасный люминофор. 1 ил,счетных 1 ке и те- Устрой 1 н, два нил, два к и прии оложию, два ием ника ющей.об- источник лов и А.Н.Му, кл. 250 - 213,СССР976.ТРОЙСТВОние относитсяльной технике ник излучения - фото- .вует световой поток ото источника излученил На второи прирезистор 19 воздейвторого управляющ- светодиода 20. фото ре диода шина 1 излуче расног криста пользо 1 - ния оис лла ван ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: изобретк вычислительной и измерите Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, в частности к оптоэлектронной технике, и может быть использовано в счетных машинах, дискретной автоматике и телемеханике, в телеизмерении.Целью изобретения является расширение области применения за счет расширения диапазона регулирования частоты генерации при работе устройства в режиме релаксационного генератора.На чертеже представлена принципиальная схема оптоэлектронного устройства.Оптоэлектронное устройство состоит из первого управляющего источника излучения - светодиода 13, воздействующего световым потоком на первый приемник излучения - фоторезистор 14 и на кристалл люминофора 15, оптически свлзанный с источником инфракрасного излучения - светодиодом 16, Фоторезистор 14 шунтирует источник излучения - светодиод 17, который с приемником излучения - фоторезистором 18 образует оптрон с положительной обратной связью. Канал запаздывающеи обратнои связиреализуется через источник излучения -светодиод 21, приемник излучения - фото- резистор 22, источник излучения - светоди- д од 23, приемник излучения - фоторезистор 24, светодиод 13,Для подачи напряжения питания, входных сигналов и снятия выхбдных сигналов Ж предназначены шины 112, Шина 1 под- О ключается к аноду светодиода 13; шина 2 - ф к катоду светодиода 13 и к фотореэистору О 24; шина 3 - к фоторезистору 24; шина 4 - к ф аноду светодиода 23; шина 5 - к фоторезистору 22; шина 6 - к аноду светодиода 21;шина 7 -к фоторезистору 18. шина 8 к истору 19; шина 9 - к аноду свето- О, шина 10 - к катоду светодиода 20,к аноду инфракрасного источника16; шина 12 - к катоду инфракточника излучения 16. В качестве люминофора 15 может быть искристаллофосфор ЕПЯ-Си, Со, С).В качестве источника инфракрасного излучения 16 - инфракрасный светодиод.В режиме усиления постоянного напряжения устройство работает следующим образом. К шинам 2-3, 4-5, 6 - 8 подключается постоянное напрякение; входное усиливаемое напряжение подается на светодиод 20 через шины 9-10. При увеличении входного напряжения увеличивается световой поток светодиода 20, сопротивление фоторезистора 19 уменьшается, ток в цепи первого каскада увеличивается, следовательно, увеличивается световой поток светодиода 21, который воздействует на фоторезистор 22. Ток второго каскада возрастает, вызывая увеличение светового потока светодиода 23 и благодаря уменьшению сопротивления фоторезистора 24 увеличение тока выходного каскада,В режиме усиления переменного напряжения во входной каскад включается дополнительный источник смешения для создания рабочей точки, относительно которой меняется входное напряжение. Переменный сигнал с выходного каскада можно снять через разделительный конденсатор, который нэ схеме не показан,В режиме триггера устройство работает следующим образом, Управляющие импульсы поступают на светодиод 13 (через шины 1-2) и светодиод 20 (через шины 9-10), На шины б - 7 (причем шины 7 и 8 закорачиваются) подается постоянное напрякение питания, На шины 11 - 12 подается постоянное напряжение, соответствующее максимальной интенсивности излучения источника инфракрасного излучения 16, благодаря чему влияние кристалла ломинофора 15 на фоторезистор 14 практически исключается и инерционность кристалла люминофора 15 не оказывает влияния на быстродействие схемы. Выходной сигнал триггера (состояние "0" - ток регенеративного оптрона имеет минимальное значение; состояние "1" - максимальное значение) снимается со светодиода 21, воздействующего на фоторезистор 22, Схема может занимать одно из устойчивых состояний "0" или "1",Допустим, что схема находится в состоянии "0", т,е, ток через светодиод 21 практически не протекает вследствие очень большого темнового сопротивления фоторезисторов 18 и 19, При подаце импульса на шины 9 - 10 зажигается светодиод 20, который, воздействуя световым потоком на фоторезистор 19, уменьшает величину его сопротивления, при этом ток через светодиод 17 увеличивается, А так как световой поток светодиода 17 воздействует на фото- резистор 18, последовательно с ним соеди ненный, то уменьшение сопротивления фоторезистора 18 влечет за собой новое увеличение тока через светодиод 17. Процесс нарастания тока происходит лавинообразно до тех пор, пока в схеме не установится максимальный ток, определяемый световым сопротивлением фоторезистора 18. Схема занимает новое устойчивое положение, которое сохраняется сколь угодно долго и после окончания управляющего импульса на 510 шинах 9 - 10.Для того, чтобь 1 схему перевести в состояние "0", необходимо воздействовать управляющим импульсом на светодиод 13 (через шины 1-2). При этом светодиод 13 15 воздействует на фоторезистор 14 - происходит шунтирование светодиода 17, Ток через него уменьшается, что приводит к увеличению сопротивления фоторезистора 18 и, как следствие, - к дальнейшему уменьшению тока светодиода 17, Этот процесс происхо-. дит лавинообразно до тех пор, пока ток в 20 35 напряжения в цепи фоторезистора 24),В режиме релаксационного генератораустройство работает следующим образом,Постоянное напряжение подводится к шинам 1-3, 4 - 5, б - 7, причем велицина напряжения на шинах 6 - 7 выбирается таким образом, что при подаче данного напрякения на регенеративный оптрон схема занимает неустойцивое положение. из которого мгновенно переходит в устойцивое состоя 40 45 ние, при котором ток в схеме регенеративного оптрона имеет максимальное значение. Следовательно, фоторезистор 22 высвецивается максимальным световым потоком светодиода 21, К шинам 11 - 12 подво 50 дится управляющее напряжение, величина которого определяет интенсивность свецения инфракрасного источника излучения 16, гасящего свечение кристалла люминофора 55 15, возбуждаемое светодиодом 13. Спустя некоторое время 1 эал (время зайаздывания), обусловленное разностью световых потоков светодиода 13 и инфракрасного истоцника излучения 16, кристалл люминофора 15 гаснет и происходит шунтирование цепи регенеративного оптрона не буде равен минимальному значению, определяемо му темновым сопротивлениемфоторезисторов 18 и 19. Это состояние схема сохраняет до тех пор, пока на шины 9 - 10 не воздействует управляющее напряжение,Выходное состояние триггера может оп ределяться или оптическим сигналом (световой поток светодиода 21), или злектрицеским (падение напряжения на светодиоде 21), или через каскад усиления фоторезистор 22 - светодиод 23 (падениесветодиода 17. Ток в цепи регенеративного оптрона уменьшается.Световой поток светодиода 21 при этом равен нулю, а сопротивление фоторезистора 22 максимальное, Происходит гашение светодиода 23 и, спустя некоторое время запаздывания, определяемое временем гашения кристалла люминофора 15, происходит восстановление сопротивления 14, Сопротивление фоторезистора становится максимальным (до 0,5 МОм), светодиод 17 не шунтируется. В схеме возникает новый скачок тока.Процесс генерации, таким образом, начинается сначала; Время задержки обусловлено временем гашения кристалла люминофора.15, которое определяется интенсивностью его облучения инфракрасным световым потоком источника излучения 16. Регулируя напряжение на шинах 11 - 12, можно изменять интенсивность свечения .инфракрасного источника излучения 16, изменяя тем самым время гашения кристалла люминофора 15, определяющее частоту генерации,При использовании в качестве источника излучения люминесцентных конденсаторов возможно. получение не только видеоимпульсов, но и радиоимпульсов. Частота заполнения импульсов соответствует частоте питающего напряжения (на шинах 6 - 7), При этом питание каскадов обратной запаздывающей связи(шины 1-3,4 - 5) в случае релаксационного генератора радиоимпульсов может осуществляться как постоянным, так и переменным напряжением.Рассмотрим технико-экономическую эффективность заявляемого устройства, Сравним нижние границы диапазона частот следования импульсов, генерируемьгх оптоэлектронным устройством при работе в режиме релаксационного генератора, Период следования импульсов определяется временем запаздывания сп, которое в прототипе обусловлено инерционностью фоторезисторов 24 и 14, постоянная времени которых для различных фоторезисторов составляет 10 2.10 5 с. Для конкретного типа фоторезистора диапазон регулирования периода следования импульсов не превышает одного порядка. В заявляемом устройстве период следования импульсов определяется временем гашения кристалла люминофора, управляемым интенсивноСтью свечения инфракрасного источника излучения, которое в свою очередь регулируется напряжением на шинах 11 - 12, При отсутствии напряжения это время соответствует собственному времени свечения кристалла люминофора и101520 25 303540455055 щее первый и второй управляющие источники излучения, первый и второй приемники их излучения, источник и приемник излучения оптрона с положительной обратнойсвязью, первый и второй источники излучения канала запаздывающей обратной связи, первый и второй приемники излучения канала запаздывающей обратной связи, первую - десятую шины, первый и второйуправляющие источники излучения оптически связаны с первым и вторым приемниками излучения соответственно, источник излучения оптронэ с положительной обратной связью оптически связан с приемником излучения оптрона с положительной обратной связью, первый и второй источники излучения канала запаздывающей обратной связи оптически связаны с первым и вторым приемниками излучения канала запаздывающей обратной связи соответственно, анод первого управляющего источника излучения подключен к первой шине, а катод - к второй шине и через первый приемник излучения канала запаздывающей обратной связи - к третьей шине, катод и анод второгоуправляющего источника излучения подключены соответственно к девятой и десятой шинам, пеовый и второй выводы первого приемника излучения соединены соответственно с анодом и катодом источника излучения оптронэ с положительной обратной связью, катод которого соединен с анодом второго источника излучения канала запаздывающей обратной связи, а анод- с седьмой и восьмой шинами через приемник излучения оптрона с положительной обратной вязью и второй приемник излучения соответственно, катод второго источникаизлучения канала запэздывэющей обратной связи соединен с шестой шиной, анод первого источника излучения канала запаздывающей обратной связи через второйприемник излучения канала запаздывающей обратной связи - с пятой шиной, катодпервого источника излучения какала запаздывающей обратной связи подключен к чет,вертой шине, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет расширения диапазона регулирования частоты генерации, введены одиннадцатая и двенадцатая шипы, инфракрасный может составлять 10 с, При подаче напряжения на инфракрасный источник излучения время горения может составлять 10 с, Таким образом, диапазон регулирования5 периода следования импульсоз достигает 3 порядков, то есть по отношению к прототипу расширяется на 2 порядка, Формула изобретения Оптоэлектронное устройство, содержа1798918 источник излучения и кристалл люминофо- приемником излучения иинфракраснымисра, который оптически связан с первым уг- точником излучения, который подключен к равляюцим источником излучения, первым одиннадцатой и двенадцатой шинам,ориэ Редактор Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101Заказ 779 ВНИИПИ Гос оставитель Н,Радаевехред М.Моргентал Корректс Тираж Подписноевенного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5