Счетчик с кодом либау-крейга

(50 4 Н 03 К 23/78 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ автоматики, Цель изобретения - повышение помехозащищенности за счет исключения гальванических связей, расширение функциональных возможностейза счет обеспечения как прямого, таки обратного счета, а также обеспечение визуального контроля. Устройствосодержит реверсивный кольцевой счетчик с кодом Либау-Крейга. Для достижения поставленной цели в него введены тактовый источник 8 света, электрооптические волноводные дефлекторыпереключатели 5, 6, 7, управляющийзлектрооптический волноводный дефлектор-переключатель 10 и узел 2 1 индикации, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1081806, кл. Н 03 К 23/12,31.12.82.Авторское свидетельство СССРВ 919092, кл. Н 03 К 23/02,17.09.80(57) Изобретение относится к импульс.ной технике. Может быть использованов различных устройствах дискретной ЯО 1275764 А 125 30 35 40 45 50 Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вразличных устройствах дискретной автоматики,Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенностиэа счет исключения гальваническихсвязей, расширение функциональныхвозможностей за счет обеспечения: какпрямого, так и обратного счета, атакже обеспечение визуального контроля,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -вольт-амперная характеристика лямбдадиодов с нагрузочными прямыми а и Бсоответствующими двум сопротивлениямпервого фотоприемника (темновому исветовому). Точки устойчивого состояния ячейки обозначены буквами Й иЬ, а соответствующие этим состояниямнапряжения на лямбда-диоде - Б и, НУстройство содержит разрядныеячейки 1.1-1,п, которые содержат пер.вые фотоприемники 2.1-2.п, вторыефотоприемники 3.1-3,п, лямбда-диоды4.1-4.п, первые 5.1-5.п, вторые 6.1-6.п и третьи 7.1-7.п электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели, тактовый источник 8 света, соединенный с шиной 9 тактовыхимпульсов, управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переклю.чатель 10, соединенный с шиной 11управления, электрические выходы12,1-12.п счетчика, постоянный источник 13 света, первый 15 и второй16 оптические формирователи в виденепрозрачной маски с разрядными окнами 16.1-16.п и 17.1-17.п и оптические связи 18, общую шину 19, шину20 питания и узел 21 индикации.Счетчик с кодом Либау-Крейга содержит шину 9 тактовых импульсов празрядных ячеек 1. 1-1,п, которые соединены так, что выход -й ячейки подключен к входу последующей, тактовыйисточник 8 света, шина 11 управления,управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 10,постоянный источник 13 света, первый14 и второй 15 оптические формирователи в виде непрозрачной маски сразрядными окнами 16,1-16,п и 17.117.п, являющимися прямыми и инверсными оптическими выходами счетчика,разрядные 1.1, 1.2, , 1(п), 1,п содержат соответственно первый и второй фотоприемники 2, 1-2.п и 3.1-3.п,лямбда-диод 4.1, 4,2, , 4.(п),4.п, первый, второй и третий электрические волноводные дефлекторы пере 5 ключатели 5,1, 6.1, 7,1; 5.2, 6,2, 7,2;5(п), 6.(п), 7.(п), 5.п, 6.п,7.п, причем первые выводы первого ивторого фотоприемников лямбда-диодаи третьего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 2.1и 3.1; 4.1 и 7.1; 2.2 и 3.2; 4,2 и7,2 2.(п) и 3.(п), 4.(п) и7.(п); 2.п и З.п, 4.п и 7,п каждойячейки 1.1; 1.2.1.(п), 1.п.соединены вместе и являются электрическими выходами 121, 12.2,12.(п), 12.п разрядных ячеек 1. 1,1.2 1. (п), 1.п, вторые выводывторых фотоприемников 3,1, 3,2,3.(п), З.п, лямбда-диодов 4.1, 4.2,4. (и), 4. п и третьих электрооптических волноводных дефпекторовпереключателей 7.1, 7.2, , 7.(п),7.п соединены с общей шиной 19, вторые выводы первых фотоприемников 2. 1, 2. 2, , 2 (п), 2.п соединены с шиной 20 питания, первые электрооПтические волноводные дефлекторы-переключатели 5.1, 5.2, , 5.(п) разрядных ячеек 1.1- -1,(п) включены параллельно электрическим выходам соответственно последующих разрядных ячеек 1.2, 1.3,1,п, первый электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 5,п п-й разрядной ячейки 1.п подключен между шиной 20 питания и электрическим выходом 12.1 первой разрядной ячейки 1.1, второй электрический волноводный дефлектор-переключатель бх(1 т 1) п-разрядной ячейки включен между электрическим выходом предыдущей разрядной ячейки и общей шиной, второй электрооптический волноводный . дефлектор-переключатель 6,1 нервой разрядной ячейки 1.1 подключен между шиной 20 питания и электрическим выходом 12.п и-й разрядной ячейки, 2.п оптических выход тактового источника 8 света соединен с оптическим входом управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 10, первый оптический выход которого соединен с оптическими входами всех первых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5.1, 5,2, , 5.(п), 5.п, а второй оптический выход соединен с оптическими входами всех вторыхэлектрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 6.1, 6.2,6.(п), 6.п, первые оптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5.1, 5.2, , 5.(п),5,п и 6.1, 6.2,, 6,(п), 6.псоединены с первыми фотоприемниками2. 1, 2.2, , 2.(п), 2.п, вторыеоптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводныхдефлекторов-переключателей 5.1, 5,2,, 5(п), 5.п и 6,1, 6,2,6.(п), 6.п соединены с вторымифотоприемниками 3,1, 3,2. , 153.(п), З.п соответственно в каждойразрядной ячейке 1.1, 1.2,1,(п), 1.п и постоянный источник 13,света оптически соединен с оптическими входами всех третьих электрооптических волноводных детекторов-переключателей 7.1, 7.2, , 7.(п),7.п, первые и вторые оптические выходы которых являются прямыми и инверсными оптическими выходами разрядных ячеек и связаны с соответствующими разрядными окнами 16. 1, 16.2,16.(п), 16.п и 17.1, 17,2,17.(п), 17.п первого 14 и второго 15формирователей и виде непрозрачной З 0маски, тактовый источник 8 светавключен между шиной 9 тактовых импульсов и общей шиной 19, а источник13 постоянного света, третьи электро оптические волноводные дефлекторыпереключатели 7.1-7.п и первый 14 ивторой 15 формирователи в виде не-прозрачной маски с разрядными окнами16, 1-16.п и 17.1-17,п образуют узел21 индикации.Устройство работает следующимобразом.Каждая разрядная ячейка 1.1-1.п устройства может находиться в одном из двух устойчивых состояний. При 45 этом напряжение на электрических выходах 12.1-12.п разрядных ячеек 1. 1-1.п соответственно ПА приблизительно равно нулю, и П приблизитель но равно Е и (см. фиг. 2). Пере ключение разрядных ячеек 1.1-1.п происходит под действием оптических импульсов, вырабатываемых тактовым источником 8 света, При поступлении тактовых импульсов на шину 9 опти ческий импульс, вырабатываемый тактовым источником 8 света, поступает на вход управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 10.Используемые в устройстве электро" оптические волноводные дефлекторыпереключатели на основе диэлектрических волноводных слоев могут быть построены на принципах электрооптической фазовой решетки или интеграль ного аналога интерферометрической секции. Такие электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели в интегральном исполнении работают с низкими управляющими напряжениями (порядка несколько вольт), обладают высоким быстродействием (несколько наносекунд), имеют полосу пропускания по управляющему сигналу в несколько гигагерц, надежны в работе. Угол отклонения оптического излучения в электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях при действии управляющего напряжения составляет единицы градусов.При отсутствии управляющего напряжения на управляющем электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе 10, те. когда на шине 11 управления электрический нуль, оптический импульс от тактового источника 8 света с выхода управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 10 поступает на входы электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 6.1- 6.п разрядных ячеек 1. 1-1.п. При этом в устройстве осуществляется пря" мой счет, т.е. сложение. При наличии управляющего напряжения на шине 11 управления, т,е. когда на управляющем электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе 10 существует управляющее напряжение, оптический импульс от тактового источника 8 света с выхода управляющего электро- оптического волноводного дефлекторапереключателя 10 поступает на входы электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5.1-5,п разрядных ячеек 1,1-1.п, При этом в устройстве осуществляется реверсивный счет, т.е. вычитание. При отсутствии управляющего напряжения на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях 51-5.п и 6.1-6.п их выходы будут оптически связаны с вторыми фотоприемниками 3.1-3.п соответственно в каждой ячейке 1.1-1.п. Когда к элект 1275764рическим волноводным дефлекторампереключателям 5.1-5.п и 6,1-6.пприкладывается управляющее напряжение, их выходы будут оптически связаны с первыми фотоприемниками 2.1- 2.п соответственно в каждой разрядной ячейке 1.1-1.п. В исходном состоянии, на шине 9 тактовых импульсов сигнал отсутствует и тактовый источник 1 О 8 света не излучает, поэтому все фотоприемники 2;1-2.п, 3.1-3.п независимо от состояния электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5.1-5.п и 6.1-6.п находятся в 15 состоянии темнового сопротивления, которое является большим.При подаче напряжения питанияЕ на ячейки 1.1-1.п из-за низко" го наклона нагрузочной прямой (фиг. 2) 20 в связи с большим темновым сопротивлением фотоприемников 2,1-2,п ячейки 1,1-1.п устанавливаются в устойчивое состояние, соответствующее точке 1 . Напряжение на лямбда-диодах 25 4.1-4.п, электроолтических волноводных дефлекторах-переключателях 7.1-7.п и электрических выходах 12,1- 12,п разрядных ячеек 1,1-1,п, приблизительно равно нулю. 30 Оптический сигнал от постоянного источника 13 света поступает через Электрические волноводные дефлекторыпереключатели 7,1-7.п на соответс.твующие разрядные окна 17,1, 17,2,35 17.п, которые являются инверсными оптическими выходами устройства. На прямых оптических выходах (на разрядных окнах 16.1-16.п) счетчика присут 40 ствуют оптические логические нули наряду с электрическими нулями на выходах 12,1-12.п. Такое состояние счетчика является исходным.Переключение любой ячейки счетчи 45 ка из состояния логического нуля в состояние логической единицы происходит при подаче оптического сигнала на первый фотоприемник этой разрядной ячейки.Процесс переключения происходит50 следующим образом.Сопротивление фотоприемника 2 (2.,2, , 2.п) под воздействием оптического импульса начинает падать и наклон нагрузочной прямой (фиг. 2) начинает увеличиваться, Ток через лямбда-диод 4 (4.2, , 4.п) растет и рабочая точка по вольт-амперной характеристике движется вверх, пока модуль дифференциального отрицательного сопротивления на падающем участке станет равным значению сопротивления фотоприемника 2(2,2, , 2.п), которое уменьшается под воздействиемФ оптического импульса, В этот момент происходит переключение ячейки 1 (1.2,1,п), рабочая точка скач. ком по нагруэочной прямой перемещается из точки С в точку Ь (фиг, 2). Устойчивое состояние (Ь) сохраняется и при исчезновении светового импульса на входе фотоприемника 2 (2.2,2.п), так как даже при наклоне нагрузочной прямой, соответствующей прямой а (фиг, 2), рабочая точка не может перейти из точки Ь в точку ЙОбратное переключение ячейки из точки Ь в точку О может произойтилишь тогда, когда напряжение на лямбда-диоде уменьшится до напряжения отсечки Ц . Для этого необходимо воздействовать оптическим импульсом на второй фотоприемник 3(3.2. . . З.п). Под воздействием излучения его сопро- тивление начинает падать, напряжение на лямбда-диоде 4 (4.2, , 4,п) тоже падает, В момент, когда оно станет меньше напряжения П , рабочая точка переместится иэ точки Ь в точку Д , т,е. произойдет переключе-ние разрядной ячейки 1(1.2, , 1,п) в состояние логического. нуля.Для устранения искажения вольтамперной характеристики лямбда-диодов темновое сопротивление фотоприемников 2.1-2.п выбирается на порядок меньше темнового сопротивления вторых фотоприемников 3.1-3.п. При таком выборе темновых сопротивлений фотоприемников 2,1-2.п и 3.1-3.п обеспечивается устойчивое состояние в точках Д и 5 , Минимальная длительность тактовых импульсов должна быть не меньше времени переключения фотоприемников 2.1-2.п, 3.1-3.п, например, фотодиодов, и лямбда-диодов 4.1-4.п. Время переключения тех и других составляет в лучших случаях десятки-сотни наносекунд. Время установления управляющего напряжения на электро- оптических волноводных дефлекторахпереключателях 5,1-5.п, 6.1-6.п выбирается в несколько раз больше минимальной длительности тактовых импульсов, поэтому процесс переключения электрооптических волноводных дефлек 1275764торов-переключателей 5.1-5.п, 6.1- -6.п будет заканчиваться после окончания тактовых импульсов минимальной длительности. При этом 1-й тактовый оптический импульс в каждой разрядной 5 ячейке 1.1-1.п воздействует только на один фотоприемник 2.1-2.п или 3.1-3.п.При подаче первого тактового оптического импульса от тактового источника 8 света в режиме сложения он ,проходит через управляющий электрооптический волноводный дефлекторпереключатель 10 и поступает на входы электрооптических волноводных дефлек торов-переключателей 6.1-6.п. С выходов электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 6,2-6.п оптический импульс поступает на фотоприемники 3.2-3.п, что не приводит к изменению состояния разрядных ячеек 1.2-1.п, находящихся в устойчивом состоянии в точке я (фиг. 2). С выхода электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 6.1, на кото 25 рый действует управляющее напряжение, оптический импульс поступает на фотоприемник 2,1. При этом первая ячейка 1.1 переключается из нулевого состояния в единичное, т.е. на электрооптическом волноводном дефлекторепереключателе 6.2, второй разрядной ячейки 1.2 появляется управляющее напряжение. По второму тактовому оптическому импульсу состояние первой разрядной ячейки не изменится,35 а вторая разрядная ячейка 12 переключится из состояния логического нуля в состояние логической единицы.Таким образом процесс происходит 4 О до переключения разрядной ячейки 1.п из состояния логического нуля в состояние логической единицы. При этом напряжение на электрическом выходе 12,п приблизительно равно Е это же напряжение на втором выходе электрооптического волноводного дефлектора"переключателя 6,1, а так как первый вывод электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 50 подключен к шине 25 питания, то напряжение на электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе.6.1 становится равным приблизительно нулю и его выход будет оптически со единен с вторым фотоприемником 3.1.При поступлении следующих и тактовых оптических импульсов происходит последовательное переключение разрядных ячеек 1.1-1.п из состояния логической единицы в состояние логического нуля. Пбтом цикл работы повторяется.Таким образом, при поступлении тактовых импульсов на вход 9 в режиме прямого счета, т.е, сложения, на электрических выходах 2,1-12.п ячеек появляется информация околичестве поступающих импульсов в коде Либау-Крейга, эта же информация выдается и на оптические прямые выходы (окна 16,1-16.п) и инверсные выходы (окна 17. 1-17.п)В режиме инверсного счета, т.е. вычитания импульсов, когда на шину 11 управления подано управляющее напряжение, оптические импульсы с выхода управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 10 поступают на входы электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5,1-5.п разрядных ячеек 1. 1- 1.п, Если устройство находится в исходном состоянии, т.е. на электрических выходах 12.1-12.п разрядных ячеек 1.1-1.п электрические нули, то первый тактовый оптический импульс проходит через электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели 51-5.п на вторые фотоприемники 3.1-3.(п) разрядных ячеек 1.1 - в ,1(п) и на первый фотоприемник 2.п разрядной ячейки 1. и, так как на электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 5.п действует управляющее напряжение. Поэтому по первому тактовому оптическому импульсу происходит переключение разрядной ячейки 1,и из состояния логического нуля в состояние логической единицы, остальные разрядные ячейки не изменяют своего состояния, На электрическом выходе 12.п ячейки 1.п будет напряжение, приблизительно равное Е , это же напряжение прикладывается к электрооптическому волноводному дефлектору-переключателю 5.(п) разрядной ячейки 1.(п), Повторому тактовому оптическому импульсу произойдет переключение разрядной ячейки 1(п) из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Таким образом процесс происходитдо переключения разрядной ячейки1,1 из состояния логического нуля всостояние логической единицы. При12757 этом напряжение на электрическомвыходе 12.1 разрядной ячейки 1.1становится равным .приблизительноЕ, а на электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе. 5.празрядной ячейки 1,п приблизительноравным нулю. Теперь выход электрооптического волноводного дефлекторапереключателя 5.п будет оптическисоединен с вторым фотоприемником З,п 1 Оразрядной ячейки 1.п. При поступленииследующих и тактовых оптических импульсов происходит последовательное Реверсивный счет 1 Тактовые Прямой счетимпульсы12.1 12,2 12.3 12.4 12,5 О О О О О О О 8 О О бре те ни р мула из ных связей - оптические ример, на световодах, пе 45 тактового источника светшиной тактовых импульсов вод - с общей шиной, пер управляющего электроопти новодного дефлектора-пер:вязи н ) Вый ВЫВ ом Либау-Крей товых импульс соедин 1. держвторой вь эый вывод шину ерсом,п-разрядоторых связаны ных ского вол ход и последующих ключевые элем и й с я тем ния надежност в нем в каче импульсов испзключателя рядны ты, о нрсомаэавления ре ой, каждаяжит первый нен с шино й - с общея ячеика отоприемн ед Ь ш и рядна вт сод ики а-диод, пер и ль- вый 55 новро при ико ые ач ек ют ве сигналь ическим выходо э ной яч Счетчик с кодащий шину такправления ревеек, выходы кми предыдущихячеек черезт л и ч а ю щ что, с целью повьпп помехозащищенности источника тактовых зуется тактовый ис качестве ключевых э оптические волновод переключатели, а в 64 1 Опереключение ячеек 1.п.1 из состояния логической единицы в состояниелогического нуля, Далее цикл работыповторяется, Количество разрядныхячеек и может быть любым. В таблице показано изменение состояния электрических выходов 12, 1- -12,5 пятираврядного счетчика в режиме прямого счета (сложение) и в режиме реверсивного счета (вычитание) при поступлении тактовых оптических импульсов на вход 9 счетчика. 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 торои электрооптические володные дефлекторы-переключат чем первые выводы фотоприем ямбда-диода объединены и явки, вторые выводы вторых фотоприемников и лямбда-диодов соединены собщей шиной, вторые выводы первыхфотоприемников соединены с шиной питания, первые электрооптические волноводные дефлекторы-переключателиразрядных ячеек с первой по (и"1)-ювключены между электрическими выходами соответственно последующих разрядных ячеек и общей шиной, первый 1 Оэлектрооптический волноводный дефлектор-переключатель и-разряднойячейки подключен между шиной питанияи электрическим выходом первой разрядной ячейки, второй электрооптичес кий волноводный дефлектор-переключатель д-й(Н 1) и разрядной ячейкиподключен между электрическим выходом предыдущей разрядной ячейки иобщей шиной, второй электрический 2 Оволноводный дефлектор-переключательпервой разрядной ячейки подключенмежду шиной питания и электрическимвыходом и-й разрядной ячейки, оптический выход тактового источника све та соединен с оптическим входом управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя,первый оптический выход которого соединен с оптическими входами всехпервых электрооптических волноводныхдефлекторов-переключателей, второй оптический выход " с оптическими входами всех вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей, пеовыеоптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводныхдефлекторов-переключателей соединеныс первыми фотоприемниками, вторыеоптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводныхдефлекторов-переключателей - с вторыми фотоприемниками в каждой разряднойячейке соответственно,2. Счетчик по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения визуального контроля, он содержит узел индикации, в которомимеется источник постоянного света,первый и второй оптические формирователи в виде непрозрачной массы сразрядными окнами, являющимися прямыми и инверсными оптическими выходами счетчика, а также третьи электрооптические волноводные дефлекторыпереключатели по числу разрядныхячеек, первые выводы которых соединены с электрическими выходамИсвоих разрядных ячеек, вторые выводы - с общей шиной, входы оптическисвязаны с выходом источника постоянного света, а первые и вторые выходы - с соответствующими разряднымиокнами первого и второго оптическихФормирователей,1275764 Уюте д ф Еп оставитель Г, Пешковехред Л.Олейник . Корректор О. Луговая Редактор А. Шан акаэ 6581/57 Тираж 81 Подписно ного комитета СССний и открытий 4 И ушская на Проиэводственно-полиграфическое предприяти ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет113035, Москва, Ж,Ужгород, ул, Проектная, 4