Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано .в устройствах контроля и автоматики. Целью изобретения является повышение линейности преобразования интенсивности светового потока в частоту следования импульсов. Фотоприемное устройство содержит три источника опорного напряжения, два компаратора, интегратор со сбросом, операционный усилитель, фотоэлектрический преобразователь, конденсатор, электронный ключ, элемент задержки и элемент 2 ИЛИ. Выход первого источника соединен с сигнальным входом интегратора, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки и управляющим входом ключа, а выход - с вторым входом первого компаратора, соединенного своим первым входом с выходом второго источника, а выходом - с вторым входом элемента 2 ИЛИ. Инвертирующий вход усилителя через фотоэлектрический преобразователь соединен с выходом первого источника, инвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, а выход - с вторым входом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом третьего источника, а выход с выходной шиной и первым входом элемента 2 ИЛИ, соединенного своим выходом с входом элемента задержки. Первый вывод конденсатора соединен с сигнальным входом ключа и выходом усилителя, а второй - с выходом ключа и инвертирующим входом усилителя. 1 ил. .СПс

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 .) 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823197/25 (22) 03.05.90 (46) 23.02.92. Бюл. N 7 (71) Таганрогский научно-исследовательский институт связи (72) И.Г.Дорух и А.П.Дорух (53) 621.397(088.8) (56) Заявка Японии N- 59-2327, кл. G 01 J 1/44, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N1480131,,кл. Н 04 N 5/30, 1987. (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано.в уст ройствах контроля и автоматики. Целью изобретения является повышение линейности преобразования интенсивности светового потока в частоту следования импульсов. Фотоприемное устройство содержит три источника опорного напряжения, два компаратора, интегратор со сбросом, операционный усилитель, фотоэлектрический преобразователь, конденсаИзобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в устройствах контроля и автоматики.

Известно фотоприемное устройство, содержащее усилитель, выход которого является выходом устройства, последовательно включенные между входом и выходом усилителя фотодиод и двухполюсник, а также параллельно включенные между входом усилителя и шиной нулевого потенциала резистор и конденсатор.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что пороговая чувЫЛ 1714387 А1 тор, электронный ключ, элемент задержки и элемент 2 ИЛИ, Выход первого источника соединен с сигнальным входом интегратора, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки и управляющим входом ключа, а выход — с вторым входом первого компаратора, соединенного своим первым входом с выходом второго источника, а выходом — с вторым входом элемента 2

ИЛИ. Инвертирующий входусилителя через фотоэлектрический преобразователь соединен с выходом первого источника, инвертирующий вход — с шиной нулевого потенциала, а выход — с вторым входом второго компаратора, первый вход которого соединен с выходом третьего источника, а выход с выходной шиной и первым входом элемента 2 ИЛИ, соединенного своим выходом с входом элемента задержки. Первый вывод конденсатора соединен с сигнальным входом ключа и выходом усилителя, а второй — с выходом ключа и инвертирующим входом усилителя. 1 ил.. ствительность устройства не может регулироваться.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напряжения, компаратор, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент ИЛИ, элемент задержки и генератор импульсов регулируемой частоты, в котором первый вход ком- паратора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй с выходом интегратора со сбросом, а выход является . выходом устройства, фотоэлектрический

1714387 преобразователь включен между выходом интегратора со сбросом и шиной нулевого потенциала, элемент задержки включен между выходом компаратора и первым входом элемента ИЛИ, соединенного своим входом с выходом генератор импульсов ре: гулируемой частоты, а выходом — с входом интегратора со сбросом.

Недостатком известного устройства является низкая линейность преобразования интенсивности светового потока в частоту импульсов вблизи границы чувствительности, обусловленная воздействием импульсов генератора регулируемой частоты, Целью изобретения является повышение линейности преобразования интесивности светового потока s частоту следования импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напряжения, компара тор, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход является выходом устройства, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент 2 ИЛИ и элемент задержки, введены второй и третий источники опорного напряжения, второй компаратор, операционный усилитель, конденсатор и электронный ключ, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второго компаратора, к второму входу которого через интегратор со сбросом подключен выход третьего источника опорного напряжения, фотоэлектрический преобразователь включен между выходом третьето источника опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход — с вторым входом первого компаратора, конденсатор и электронный ключ включены параллельно между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы элемента

2 ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а выход — через элемент задержки с входом сброса интегратора и управляющим входом электронного ключа.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Фотоприемное устройство содержит источники 1 — 3 опорного напряжения, компараторы 4 и 5, интегратор 6 со сбросом, операционный усилитель 7, фотоэлектрический преобразователь 8, конденсатор 9, электронный ключ 10, элемент 11 задержки и элемент ИЛИ 12. Выход источника 1 соединен с сигнальным входом интегратора 6, вход сброса которого соединен с выходом элемента 11 и управляющим входом ключа

10, а выход — с вторым входом компаратора

4, соединенного своим первым входом с вы5 ходом источника 2, а выходом — с вторым входом элемента 12. Инвертирующий вход усилителя 7 через преобразователь 8 соединен с выходом источника 1, неинвертирующий вход — с шиной нулевого потенциала, а

10 выход — с вторым входом компаратора 5, первый вход которого соединен с выходом источника 3, а выход — с выходной шиной 13 и первым входом элемента 12, соединенного своим выходом с входом элемента 11.

15 Первый вывод конденсатора 9 соединен с сигнальным входом ключа 10 и выходом усилителя 7, а второй — с выходом ключа 10 и инвертирующим входом усилителя 7, Устройство работает следующим обра20 зом, Усилитель 7 совместно с преобразователем 8, конденсатором 9 и ключом 10 образуют интегратор со сбросом, при этом постоянная времени этого интегратора об25 ратно пропорциональна интенсивности светового потока, Опорное напряжение уровня U< с выхода источника 1 поступает на входы этого интегратора и интегратора 6.

Под действием напряжения уровня U> на

30 выходе усилителя 7 и втором входе компаратора 5 формируется линейно нарастающее напряжение, причем скорость его нарастания линейно связана с уровнем 01 напряжения источника 1 и интенсивностью

35 светового потока, Аналогично на выходе интегратора 6 и втором входе компаратора 4 формируется линейно нарастающее напряжение, скорость нарастания которого прямо пропорцио40 нальна уровню U< напряжения источника 1 и обратно пропорциональна постоянной

t времени интегратора 6, На первые входы компараторов 5 и 4 поступают опорные напряжения уровней 0з

45 и Uz от источников 3 и 2 соответственно.

При достижении напряжением на выходе усилителя 7 уровня 0з срабатывает компаратор 5, на его выходе и на шине 13 формируется импульс, который, проходя че50 рез элементы 12 и 11, поступает на управляющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора 6, Ключ 10 замыкается, конденсатор 9 разряжается через ключ 10 и напряжение на выходе усилителя 7 скачко55 образно уменьшается до нуля, Одновременно под действием импульса сброса обнуляется интегратор 6.

Далее цикл повторяется.

Таким образом, на выходе компаратора

5 и шине 13 формируется последователь1714387

1 G01

С0з

С0з

Uyr

G<—

С0з

55 ность импульсов с частотой f, определяемой выражением где G — проводимость преобразователя 8, С вЂ” емкость конденсатора.9, Поскольку проводимость G линейно связана с интенсивностью светового потока, 10 частота f импульсов на выходе устройства пропорциональна интенсивности светового потока, причем коэффициент пропорциональности легко может регулироваться путем соответствующей установки уровней U> 15 и 03 источников 1 и 3.

Интегратор б совместно с компаратором 4 и источником 2 обеспечивают регулировку порога чувствительности устройства. 20

При проводимости G> преобразователя

8, удовлетворяющей условию компаратор 5 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 4, и наличие интегратора б, компаратора "4 и источника 2 на работе устройства не сказывается.

При проводимости С преобразователя

8, удовлетворяющей условию компаратор 4 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 5, В результате срабатывания компаратор 4 формирует импульс, который через элементы 12 и 11 про-. 40 ходит на управляющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора 6, интегратор 6 и усилитель 7 обнуляются. Далее процесс повторяется, В этом случае на выходе компаратора

5 и шине 13 импульсы не формируются.

Таким образом, выбирая уровень Uz напряжения, формируемого источником 2, из условия

С 0з

0 =

6 т где 6 н — проводимость преобразователя

8, соответствующая требуемой чувствительности устройства, легко можно регулировать порог чувствительности устройства.

Линейность преобразования интенсивности светового потока в частоту сохраняется во всем диапазоне изменения интенсивности светового потока, начиная с границы чувствительности, так как здесь обнуление интегратора осуществляется лишь под воздействием импульсов с выхода компаратора 5, в отличие от известного устройства, где такое обнуление осуществляется не только импульсами с выхода компаратора 5, но и импульсами генератора регулируемой частоты, что нарушает линейность преобразования, особенно вблизи порога чувствительности.

Формула изобретения .

Фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент ИЛИ и элемент задержки, при этом выход компаратора является выходом устройства, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения линейности преобразования интенсивности светового потока в частоту следования импульсов, в него введены второй и третий источники опорного напряжения, второй компаратор, операционный усилитель, конденсатор и электронный ключ, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второго компаратора, к второму входу которого через интегратор со сбросом подключен выход . третьего источника опорного напряжения, фотоэлектрический преобразователь включен между выходом третьего источника опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход — с вторым входом первОго компаратора, конденсатор и электронный ключ включены параллельно между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы элемента

ИЛИ соединены с выходами первого и второго компараторов, а выход — через элемент задержки с входом сброса интегратора и управляющим входом электронного клк ча.

1714387

77 72

50

Составитель А.Ястребов

Техред М. Моргентал Корректор О,Кравцова

Редактор B. Áóãðå H êîâà

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 683 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5