Преобразователь светового потока в частоту генерируемых импульсов

Преобразователь светового потока в частоту генерируемых импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.77 (21) 2473795/18 — 21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79. (51) М. Кл.

Н 03 К 3/281

Государственный квинтет

СССР по делам нзооретеннй и отнрытнй (53) УДК 621.374 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Будянов, А. К. Гребнев, А. И. Кривоносов, Н. И. Казначеев и Л. В. Будянова (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТОВОГО ПОТОКА В ЧАСТОТУ

ГЕНЕРИРУЕМЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре.

Известен частотный преобразователь разности световых потоков на основе мультивибратора в автоколебательном режиме, содержащий в разрядных цепях полевые транзисторы, управляемые делителями на фотодиодах (1).

Недостатком известного устройства является низкая термостабильность и ограниченный диапазон преобразования.

Известен также преобразователь светового потока на основе мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, содержащий воспринимающие фотодиоды, включенные в разрядные цепи конденсаторов и транзисторы со структурой, противоположной структуре ключевых транзисторов, используемые в качестве нагрузок ключевых транзисторов и имеющие в базовых цепях подстроечные резисторы (2). Недостаток этого устройства состоит в ограниченности диапазона преобразования.

Целью изобретения является расширение диапазона преобразования.

Для достижения поставленной цели в преобразователь светового потока в частоту генерируемых импульсов, содержащий двухтранзисторный мультивибратор с коллекторно-базовыми связями на транS зисторах типа р — и — р и нелинейной коллекторной нагрузки в виде транзисторов с противоположной относительно ключевых транзисторов структурой с подстроечными базовыми резисторами нагрузочных транзисторов, основными воспринимающими фотодиодами, включенными в разрядные цепи основных врем язадающих конденсаторов, одни обкладки которых подключены к точкам соединения коллекторов ключевого и нагрузочного транзисторов одних плеч, а другие обкладки соединены с базами ключевых транзисторов противоположных плеч мультивибратора, введены четыре дополнительных фотодиода, два из которых находятся в затемненном состоянии, а два являются воспринимающими, и две дополнительные цепочки, в которых последовательно соединены конденсатор и транзистор со свободным коллектором, причем каждая из них подсоединена параллельно основному конденсатору, так что эмиттеры транзис661725

20

35

55

3 торбв дбполнительных цепочек соединены с катодами основных воспринимающих фотодиодов, которые подсоединены к базам противоположных ключевых транзисторов и аноды которых подключены к эмиттерам нагрузочных транзисторов и к минусовой шине источника питания, два дополнительных фотодиода, находящиеся в затемненном состоянии, одного типа, с воспринймающими, подсоединены каждый анодом к эмиттеру транзистора со свободным коллектором, а катодом к его базе, а два дополнительных воспринимаюгцих фотодиода подключены анодами к базам транзисторов, являющихся коллекторной нагрузкой ключевых транзисторов, а катоды их соединены с эмиттерами ключевых транзисторов и с плюсовой шиной источника питания, куда подключены также вторые выводы и подвижные контакты подстроечных резисторов.

На чертеже- представлена принципиальная электрическая схема преобразователя светового потока в частоту генерируемых импульсов, в котором ключевые транзисторы 1 (2) типа p — и — р с нелинейными коллекторными нагрузками в виде транзисторов 3 (4) типа и-р-и с подстроечными базовыми резисторами 5 (6) подключены эмиттерами к плюсовой шине источника пита ния, основные времязадающие конденсаторы 7 (8) подключены одними обкладками к коллекторам транзисторов 1, 3 (2, 4), а другими к базам ключевых транзисторов 2 (1} параллельно конденсаторам 7 (8) подключены дополнительные цепочки, в которых последовательно соединены конденсатоpbi 9 (10) и транзисторы со свободными коллекторами 11 (12), параллельно переходам эмиттер -база последних подключены дополнительные затемненные фотодиоды 13 (14) айодами к эмиттерам, катодами к базамуказанных транзисторов, основные воспринимающие диоды 15 (16) подключены катодами к базам ключевых транзисторов 2 (1) и анодами к минусовой шине источника питания, а дополнительные воспринимающие фотодиоды 17 (18) подключены йараллельно подстроечным базовым резисторам 5 (6)— анодами к базам нагрузочных транзисторов 3 (4), катодами к плюсовой шине источника питания.

Преобразователь светового потока работает по принципу мультивибратора с самовозбуждением и преобразует уровень светового потока Ф, воспринимаемый фотодиодами 15, 16, в частоту генерируемых импульсов-.- --Использование дополнительных воспринимающих фотодиодов 17, !8, включенных ггараллельно подстроечным резисторам 5, 6, позволяет расширить диапазон преобразования предлагаемого устройства. В прототипе диапазон преобразования определяется коэффициентом насыщения ключевых транзисторов 1, 2 и не может превышать десяти. Дополнительные фотодиоды 17, 18 воспринимают тот же световой поток, что и основные фотодиоды 15, 16. Введение фотодиодов 17, 18 позволяет уменьшить насыщение ключевых транзисторов за счет одновременного изменения базового тока ключевых транзисторов и значения коллекторной нагрузки и практически поддерживать .его на постоянном уровне во всем диапазоне работы устройства, то есть при изменящемся значении воспринимаемого светового потока Ф это обеспечивает действительное расширение диапазона преобразования предлагаемого устройства в несколько раз.

Эффективное расширение диапазона преобразования предлагаемого устройства не может быть обеспечено без повышения его термостабильности. Диапазон преобразования устройства определяется приращением частоты генерации 5 f на его выходе, которое должно быть прямо пропорционально фототоку 1 р воспринимающих фотодиодов 15, 16 то есть

2ск где С вЂ” емкость конденсаторов 7, 8;

F — напряжение заряда конденсаторов 7, 8.

Таким образом, требуемый диапазон преобразования обеспечивается при наличии необходимой термостабильности устройства, что становится возможным, в частности, благодаря использованию свойства фотодиодов разделять свою фото- и термосоставляющую. Для этого в устройство введены допол интел ьные фотодиоды 13, 14, одного типа с воспринимающими фотодиодами, каждый из которых подсоединен параллельно транзисторам ll, 12 со свободным коллектором. Фотодиоды 13, 14 затемнены и предназначены компенсировать темновой ток воспринимающих фотодиодов, который является термочувствительным.

Так как фотодиоды устройства находятся в одном месте, то температурные условия их работы одинаковы. Фотодиоды 13, 14 ооеспечивают подза ряд темновым термочувствительным током основных конденсаторов 7, 8, компенсируя тем самым влияние темнового тока воспринимающих фотодиодов 15, 16 на разряд конденсаторов 7, 8.

Дополнительная цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 9 (10) и транзистора со свободным коллектором 11 (12) служит для осуществления компенсации тока 1 ио запертого ключевого транзистора 1 (2) при разряде основного конденсатора 7 (8) . Это осуществляется следующим образом: при разряде конденсатора 7 (8) после запирания транзистора 1 (2), эмиттерный переход транзистора 11 (12) оказывается включенным в запирающем направлении и через него протекает обратный ток, который обеспечивает подзаряд основного конденсатора 7 (8).

661725

Формула изобретения

Составитель Г. Пешков

Редактор Д. Мепуришвили Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2506/61 Тираж 1050 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент»; г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом осуществляется термокомпенсация устройства по обратному току 1ко, также оказывающему влияние на диапазон преобразования.

Расширение диапазона преобразования предложенного устройства за счет указанных выше факторов позволяет увеличить универсальность использования преобразователя, упростить соответствующие системы контроля и измерения светового потока.

Преооразователь светового потока в час тоту генерируемых импульсов, содержащий двухтранзисторный мультивибратор с коллекторно-базовыми связями на транзисторах типа р-и-р и нелинейной коллекторной нагрузкой в виде транзисторов с противоположной относительно ключевых транзисторов структурой с подстроечными базовыми резисторами нагрузочных транзисторов, основными воспринимающими фотодиодами, включенными в разрядные цепи основных времязадающих конденсаторов, одни обкладки которых подключены к точкам соединения коллекторов ключевого и нагрузочного транзисторов одних плеч, а другие обкладки соединены с базами ключевых транзисторов противоположных плеч мультивибрзтора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, в него введены четыре .дополнительных фотодиода, два из которых находятся в затемненном состоянии, а два являются воспринимающими, и две дополнительные цепочки, в которых последовательно соединены конденсатор и транзистор со свободным кол5 лектором, причем каждая из них подсоединена параллельно основному конденсатору так, что эмиттеры транзисторов дополнительных цепочек соединены с катодами основных воспринимающих фотодиодов, которые

1О подсоединены к базам противоположных ключевых транзисторов и аноды которых подключены к эмиттерам нагрузочных транзисторов и минусовой шине источника питания, два дополнительных фотодиода, находящиеся в затемненном состоянии, одно15 го типа с восйринимающйми, "подсоединены каждый анодом к эмиттеру транзистора со свободным коллектором, а катодом к его базе, а два дополнительных воспринимающих фотодиода подключены анодами к базам транзисторов, являющихся коллекторной нагрузкой ключевых транзисторов, а катоды их соединены с эмиттерами ключевых транзисторов и с плюсовой шиной источника питания, куда подключены также вторые выводы и подвижные контакты подстроеч25 ных резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 282765, кл. G 02 F 7/00, 18.06.69.

ЗО 2. Будянов В. П. Релаксационные генераторы — импульсные преобразователи неэлектрических величин. 1974, с. 108, табл. 17, № 3.