Двухуровневый оптоэлектронный переключатель

1191 О 1) СОЮЗ СОВЕТСНИХссцаввмкпеиРЕСПУБЛИК ИО Н аЗ К 17 78 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн втокномм Саваьтевствм(56) 1, Авторское свидетельство СССРЕ 951706, кл. И 03 К 1778, 1980.(54)(57) ДВУХУРОВНЕВЫЙ ОПТОЭЛЕКТРОН"ИЦИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ по авт, св.9 951706, о т л и ч а ю щ и й. с ятем, что, с целью упрощения настройки в процессе эксплуатации и повьанения надеиности переключателя,в него дополнительно введены блок памяти,раэрядный ключ, блок выборки, первыйвход которого объединен с первымвходом первого блока выборки, второй вход подключен к выходу второгоэлемента И, а выход соединен с входом дополнительного блока памяти,выход которого подключен к третьемувходу второго блока выборки, при этомвыходы дополнительного раэрядногоключа соединены с вторым и третьимвходами дополнительного блока памяти,а вход дополнительного ключа подключен к выходу первого элемента И.45 Изобретение относится к импульс-нОй технике, и может быть использовано, например, в телеграфии дляприема и регистрации длительностейоднополярных сигналов,По основному авт, св. Ф 951706 5известен двухуровневый оптоэлектронный переключатель, содержащий двасветодиода, три фотодиода, транзисторный ключ, линейный усилитель,инвертор, два элемента задержки, 10два блока выборки, формировательодиночных импульсов, два элементаИ, блок памяти, разрядный ключ. Входтранзисторного ключа подключен к.шине питания через первый фотодиод, оптически связанный с первым, светодиодом, а к общей шнпе - черезвторой фотодиод, оптически связанныйс вторым светодиоцом. Выход транзисторного ключа через инвертор подключен к последовательно соединеннымэлементам задержки. Третий Фотодиодоптически связан с первым светодиодом и включен между шиной питания ипервым входом первого блока выборки,второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, Первые входы первого и второго элементов Иобъединены и подключены к выходуформирователя одиночных импульсов,вход которого подключен к точкесоединения элементов задержки. Выходвторого элемента задержки подключенк первому входу второго блока выборки, второй вход которого соединен с.выходом блока памяти. Вход блока 35памяти подключен к выходу первого. блока выборки. Выходы разрядногоключа соединены с другими входамиблока памяти, Вход разрядного ключаподключен к выходу второго элемента 4 О.И, второй вход которого соединенс выходом транзисторного ключа.Второй вход первого элемента И подключен к выходу инвертора. Выходвторого блока выборки соединен свходом линейного усилителя, выходкоторого подключен к катоду второгосветодиода, анод которого соединенс шиной питания. Выходная клеммасоединена с выходом транзистррногоключа, входные клеммы - с выводамипервого светодиода Г 11.Известный двухуровневый оптоэлектронный переключатель позволяетрегистрировать однополярные сигналыс переменной амплитудой токовых посыяок относительно двух уровней,каждый из которых располагается в началах фронтов принимаемого сигнала.. При этом второй уровень регистрациив переключателе устанавливается авто матически, в зависимости от амплитуды токовой посылки регистрируемогосигнала.В технике передачи дискретной ин.формации, например в телеграфии, 65 часто возникает необходимость реги-страции длительностей однополярных сигналов с переменными амплитудами не только токовых,но и бестоковых посылок,Так, например, в случае передачи однопалярных телеграфных сигналов по каналу связи, представляющем собой длинную физическую линию со случайно изменяющимися параметрами (таким каналом может являться воздушная телеграфная линия прн воздействии на нее атмосферных факторов, приводящих к изменению величин сопротивления уточки и распределенной емкости ) возможно случайное во Времени изменение амплитуды не только токовых посылок, но и амплитуды бестоковых посылок.Для обеспечения высокой точности регистрации однополярных сигналов с переменной амплитудой бестоковой посылки, в известном двухуровневом оптоэлектронном переключателе необходимо каждый раз вручную устанавливать новое значение первого меньшего ) уровня регистрации, определяемого током покоя линейного усилителя н для каждой амплитуды бестоковой посылки располагать его в начале фронта нарастания сигнала, что представляет собой трудоемкую задачу в процессе эксплуатации, Если амплитуда бестоковой посылки регнстрируе мого сигнала изменяется случайно, это приводит к снижению точности регистрации однополярных сигналов.Кроме того, при случайном увеличении амплитуды бестоковой посылки регистрируемого сигнала вьме первого уровня регистрациирасполагаемого в начале фронта нарастания нзвест" ный двухуровневый переключатель может прекратить нормальное функционирование, и регистрация таких сигналов не будет производиться, что снижает надежность функционирования. Таким образом, недостатками известного двухуровневого оптоэлектронного переключателя являются сложность настройки в процессе эксплуатации и низкая надежность функционирования при регистрации однополярных сигналов со случайно: изменяющейся амплитудой бестоковых посылокЦелью изобретения является упрощение настройки в процессе эксплуатации н повышение надежности функционирования двухуровневого оптоэлектронного переключателя.Поставленная цель достигается тем, что в двухуровневый оптоэлектронный переключатель дополнительно введены блок памяти, разрядный ключ, блок выборки, первый вход которого объединен с первым входом первого бЛока выборки, второй вход подключен квыходу второго элемента И, а выходсоединен с входом дополнительногоблока памяти, выход которого подключен к третьему входу второго блокавыборки, при этом выходы дополнительного разрядного ключа соединены с 5вторым и третьим входами дополнительного блока памяти, а вход дополнительного разрядного ключа подключен к выходу первого элемента И.На фиг. 1 представлена схема двух Оуровневого оптоэлектронного переключателя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Двухуровневый оптоэлектронныйпереключатель содержит транзисторный 15ключ 1, вход которого подключен кшине 2 питания через первый фотодиод3, оптически связанный с первым светодиодом 4, а к общей шине 5 - черезвторой фотодиод 6, оптически связанный,с вторым светодиодом 7, инвертор8, вход которого подключен к выходуключа 1, а выход - к входу первогоэлемента 9 задержки, третий фотодиод10, оптически связанный со светодиодом 4 и включенный в обратном направлении между шиной 2 и первым входомпервого блока 11 выборки, второйвход которого соединен с выходомпервого элемента И 12, первые входыэлемента И 12 и второго элемента И 13объединены и подключены к выходу формирователя 14 одиночных импульсов,вход которого подключен к выходуэлемента 9 задержки и входу второгоэлемента 15 задержки, выход которого З 5подключен к перному входу второгоблока 16 выборки, второй вход которого соединен с выходом блока 17 памяти, выходы разрядного ключа 18 подключены к соответствующим входам блоОка 17 памяти,а его вход - к выходуэлемента И 13,выход блока 16 выборкисоединен с входом линейного усилителя 19, выход которого подключен ккатоду светодиода 7, анод которого 45,соединен с шиной 2 питания, дополнительный блок 20 выборки, первыйнход которого объединен с первымвходом блока 11 выборки, второивход подключен к выходу элементаИ 13, а выход соединен с входом дополнительного блока 21 памяти, выход которого подключен к третьему входу блока 16 выборки, выходы дополнительного разрядного ключа 22подключены к соответствующим второму и третьему входам блока 21 памяти, а его вход - к выходу элемента И 12. Выход транзисторногоключа 1 является выходом 23 переключателя. Входные клеммы 24 и 25 сое динены с выводами первого светодиода 4На фиг. 2 обозначено: с - входнойток через клеммы 24 и 25; 6 - входное напряжение Формирователя 14; 65 выходное напряжение формирователя 14; 4, - выходное напряжение блока11 выборки; д - выходное напряжениеблока 20, выборки;- выходное напряжение блока 17 памяти;Ж - выходноенапряжение блока 21 памяти; б - вы"ходное напряжение второго элемента15 задержки; и - выходной ток линейного усилителя 19; к - выходное напряжение устройстна.Двухуровневый оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.При наличии на входных клеммах 24 и 25 бестоковой посылки однополярного сигнала и при равенстве нулю амплитуды бестоковой посылки, ток черезсветодиод 4, а соответственно и черезфотодиоды 3 и 10 не протекает. Транзисторный ключ 1 закрыт, и с выхода инвертора 8 снимается низкий уровень напряжения, который через последовательно включенные элементы 9 и 15 задержки поступает на первый управ" ляющий ) вход блока 16 выборки. При наличии на управляющем входе блока 16 низкого уровня напряжения, блок16 осуществляет подачу на свой выходсигналов, поступающих на его третий вход ;т.е. осуществляет коммутацию третьего нхода и выхода, поэтому в это время на вход линейного усилителя 19 поступает сигнал с выходаблока 21 памяти. При раненстве амплитуды бестоковой посылки нулю, напряжение на выходе блока памяти 21, а соответственно и на входе линейного усилителя 19 отсутствует, поэтому линейный усилитель 19 находится в режиме покоя.Ток покоя линейного усилителя 19протекает через светодиод 7, поэтомуфотодиод б, оптически связанный сосветодиодом 7, находится в вентильном режиме и обеспечивает отрицательное смещение между базой и эмиттеромтранзисторного ключа 1 и задает нижний уровень регистрации сигнала при равенстве нулю амплитуды бестоковой .посылки ;рабочая точка линейного усилителя 19 выбирается таким образом, что в режиме покоя в его коллекторной цепи и цепи светодиода:7 протекает ток, определяющий нижнийа уровень срабатывания ключа 1 при равенстве нулю амплитуды бестоковой посылки). В это время элементы И 12 и 13 выключены а блоки 11 и 20 выборки закрыты.При поступлении на входные клеммы 24 и 25 токОвой посылки однополярного сигналафиг.2 а) через светодиод 4, а соответственно, и через фотодиоды 3 и 10 начинает протекает ток.Когда ток через снетодиод 4 достигнетзначения, соответствующего порогувключения транзисторного ключа 1,определяемого в этом случае токомпокоя линейного усилителя 19, ключ 1 включается и на выходе 23 появляется низкий уровень напряжения.Через время задержки ,ь, определяемое элементом задержки 9, на вхоя формирователя 14 поступает положительный перепад напряжения фиг,2 Ю), в результате чего на выходе формирователя 14 появляется одиночный им-пульс (фиг,2 Ь), который поступает на первые входы элементов И 12 и 13. 0 В этом время на ббоих входах элемента И 12 присутствуют высокие урон. ни напряжения, в результате чего на его выходе вырабатывается высокий уровень напряжения, который на ко ротное время включает блок 11 выборки и дополнительный разрядный ключ .22, Сигнал с первого входа блока 11 выборки (фиг. 2 г) поступает в блок 17 памяти, при этом на выходе блока 20 выборки остается низкий потенциал (фиг. 2 Э), а иа выходе блока 17 памяти запоминается амплитуда импульса с блока 11 выборки (фиг.2 е). Элемент И 13 остается выключенным (кратковременно включившийся разрядный ключ 22 мог бы сбросить аналоговую информацию в блоке 21 памяти (фиг. 2 ж), которая там имелась. бы, если бы амплитуда бестоконой посылки не была ранна нулю).30Элемент 9 задержки и формирователь 14 одиночных импульсов обеспечивают выборку для запоминания амплитуды токовой посылки в момент времени, когда амплитуда токовой посылки уже установилась. Выборка осуществляется иа временном интервале, менее всего подверженном влиянию помех целесообразнее всего выборку осуществлять в средней части элементар ной посылки, в течение времени, значительно меньшем длительности элементарной посылки), После окончания выборки на выходе блока 17 памяти (фиг,2 е) устанавливается амплитуда 45 напряжения, пропорциональная амплитуде токовой посылки, и поступает на второй вход блока 16 выборки. На вход линейного усилителя 19 напряжение с выхода блока 17 памяти поступает только тогда, когда на первом (управляющем ) входе блока 16 выборки появится высокий уровень напряжения, т,е. через время ; , определяемое элементом 15 задержки (фиг,2 3) (элемент задержки 15 в этом случае исключает ложное срабатывание переключателя в .интервале времени между окончанием выборки амплитуды токовой посылки и началом фронта спада сигнала от кратконре меннмх дроблений).Суммарное время задержки элементов 9 и 15 задержки не должно превышать длительности регистрируемой элементарной токовой посылки. После поступления напряжения с выхода блока 17 памяти,фиг, 2 б на вход линейного усилителя 19 увеличивается ток коллекторной цепи усилителя (Фиг,2 ц, а соответственно, возрастает ток и через светодиод 7, в результате чего н переключателе устанавливается второй уровень регистрации, значение которого пропорционально амплитуде токовой посылки входного сигнала и нсегда меньше этой амплитулы на заданную величину. При этом состояние пере- ключателя не изменяется,т.е, на выходе 23 остается низкий уровень напряжения (Фиг. 2 к 1.Выбором рабочей точки линейного усилителя 19 можно обеспечить при любых амплитудах токовых посылок положение второго уроння регистрации в самом начале фронта спада.При уменьшении амплитуды токовой посылки (начало бестоковой посылки, фиг, 2 а) уменьшается ток через светодиод 4 и фотодиоды 3 и 10Когда ток через светодиод 4 достигнет значения, соответствующего порогу выключения ключа 1, определяемого током через светодиод 7 и пропорциональным амплитуде токовой посылки, ключ 1 выключается и на выходе 23 появляется высокий уровень напряжения (фиг. 2 к). Через время задержки, определяемое элементом 9 задержки, на вход формирователя 14 поступает отрицательный перепад напряжения (фиг. 23), н результате чего на выходе, формирователя 14 опять появляется одиночный импульс фиг.2 В), Теперь на короткое время включается элемент И 13, что приводит к кратковременному включению блока 20 выборки (фиг, 23)и разрядного ключа 18. Элемент И 12 в это время остается выключенным.Сигнал с первого входа блока 20 выборки поступает в блок 21 памяти (фиг.2 ж), где запоминается его амплитуда. Элемент 9 задержки и Формирбватель 14 одиночных импульсов с помощью блока 20 обесПечивают выборку для запоминания амплитуды бестоковой посылки в момент времени, когда амплитуда бестоковой посылки уже установилась, Выборка опять осуществляется на временном интервале, менее всего подверженном влиянию помех (как и ранее, выборка осуществляется н средней части элементарной посылки (бестоковой ),.н течение времени, значительно меньшем длительности элементарной посылки). Кратковременно включившийся разрядный ключ 18 сбрасывает аналогоную информацию н блоке 17 памяти. Для исключения неустойчивой работы переключат .ляразрядный ключ 18 должен .осуществлять не полный сброс аналоговой информации н,блоке17 памяти, а только часть И ( фи г. 2 е ) .Так как в момент сброса информации вблоке 17, выход блока 17 некотороевремя еще остается подключенным через блок 16 к входу линейного усилителя 19, необходимо, чтобы уменьшенный в результате сброса ток в цепи коллектора линейного усилителя,определяющий порог переключения ключа 1, не привел к снижению уровня регистрации переключателя ниже максимально допустимой амплитуды бестоковой посылки. Регулировка объемасброса информации в блоке 17 памятис помощью разрядного ключа 18 можетосуществляться, например, путем 15изменения внутреннего сопротивленияразрядного ключа 18,После окончания выборки амплитуды бестоковой посылки на выходе блока 21 памяти (фиг. 2 ю)устанавливает Ося амплитуда напряжения, пропорциональная амплитуде бестоковой посылкии поступает на третий вход блока 16выборки, Однако в этот момент времени на первом (управляющем) входе 25блока 16 еще присутствует высокийуровень напряжения и исключает подачу напряжения с выхода блока 21памяти на вход линейного усилителя19 (в этот момент на вход линейногоусилителя 19 продолжает поступатьнапряжение с выхода блока 17 памяти ).На вход линейного усилителя 19напряжение с выхода блока 21 памяти начинает поступать тогда, когдана первом (управляющем)входе блока16 выборки появится низкий уровеньнапряжения, т.е. через время,.определяемое элементом 15 задержкиэлемент 15 задержки в этом случае 40искаочает ложное срабатывание пе-.реключателя в интервале временимежду окончанием выборки амплитудыбестоковой посылки и началом фронта нарастания сигнала от кратковременных импульсных помех.Суммарное время задержки элементов 9 и 15 задержки в этом случае не должно превышать длительности регистрируемой элементарной бестоковой посылки.После поступления напряжения свыхода блока 21 памяти на вход линейного усилителя 19 уменьшаетсяток коллекторной цепи усилителя(фиг, 2 ц), а соответственно, уменьшается ток и через светодиод 7, в результате чего в переключателе устанавливается первый уровень реги стр ции, значение которого пропорционально амплитуде бестоковой посылки входного сигнала и всегда больше этой амплитуды на заданную величину, Прн этом состояние переключателя не изменяется (на выходе 23 высокий уровень напряжения (фиг.2 К, так как в это время амплитуда входного сигнала (бестоковой посылки) меньше, чем вновь установившийся уровень регистра" ЦИИВыбором рабочей точки линейного усилителя 19 можно обеспечить при любых амплитудах бестоковых посылок положение первого уровня регистрации в самом начале фронта нарастания.При поступлении на вход переключателя вновь токовой посылки и при достижении ее амплитуды первого (нижнего) уровня регистрации, расголоженного в самом начале фронта нарастания, на выходе 23 переключателя вновь появляется низкий уровень напряжения. В дальнейшем в переключателе происходят процессы, аналогичные описанным.Таким образом, в предлагаемом двухуровневом оптоэлектронном переключателе в отличие от прототипа каждый из уровней регистрации устанавливаются автоматически в зависимости от амплитуд соответствующих посылок (токовой и бестоковой) и располагаются в начале соответствующих фронтов принимаемого сигнала (фронте нарастания и Фронте спада).Использование двухуровневого оптоэлектронного переключателя в качестве входного устройства в приемниках электронных телеграфных аппаратов, работающих совместно с автоматическими телеграфными станциямн, в переходных телеграфных устройствах позволит обеспечить высокую точность регистрации длительности сигналов, передаваемых по каналам связи с пере-, менными параметрами, упростить настройку в процессе эксплуатации и повысить надежность Функционирования телеграфных приемников, работающих на коммутируемых линиях связи, а также на линиях связи с "утечкой", т.е. на длинных физических линиях.1069166 Фиг 2 оставитель И. Форафонтовехред М.Гергель, Корректор, С, Шекмар Шандор едакт акаэ 11493 исноо роектная, 4 илиал ППП "Пате Ужгоро/56 Тираж 866 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретений 13035, Москва, Ж, РаПсдпкомитета СССРоткрытийшская наб д. 4/