RU1774490C - Оптоэлектронный датчик - Google Patents

Abstract

Оптоэлектронный датчик относитс  к автоматическому управлению подъемно- транспортными механизмами и может быть использован дл  контрол  относительного положени  перемещающихс  объектов. Датчик содержит генератор 1 импульсов, транзисторный ключ 2, в коллектор которого последовательно с резистором 5 включен излучающий светодиод 6, фотодиод 7, св занный со светодиодом 6 по открытому оптическому каналу и включенный в обратном направлении между источником 4 посто нного напр жени  и входом порогового усилител  12 фотосигнала, соединенного через второй резистор 9 с общей шиной 3 питани , выходной D-триггер 14. В датчик введены второй фотодиодЗ. третий резистор 10, второй усилитель 8 фотосигнала, второй выходной D-триггер 15 счетчик 18 импульсов, элемент 19 оавнозначности, элемент И 21,

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению подьемно-транспортны- ми механизмами и может быть использовано дл  контрол  относительного положени  перемещающихс  объектов.

Известен фотоэлектронный переключатель , содержащий излучатель, фотоприемник , усилитель, выход которого соединен с выходом фотоэлектронного переключател  1, Недостатком данного переключател   вл етс  низка  надежность из-за отсутстви  пороговых элементов в усилительной части переключател  и применени  С-контура, параметры которого измен ютс  под действием температуры и напр жени  источника питани .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  оптоэлектронный датчик объектов, содержащий генератор импульсов, ключ на бипол рном транзисторе, общую шину, источник посто нного напр жени , резистор, светодиод, регистр, усилитель фотосигналов , выходной триггер 2. К недостаткам данного датчика относитс  возможность выхода из стро  единственного канала усилени  фотосигналов, что может привести к аварии транспортного средства, обслуживаемого данным датчиком, Кроме того, недостатком данного датчика  вл етс  отсутствие элементов самоконтрол , а также отсутствие индикации режима работы, что ухудшает эксплуатационные характеристики датчика.

Цель изобретени  - повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик датчика путем введени  дополнительных элементов самоконтрол  и индикации.

Цель достигаетс  тем, что в датчик введены второй фотодиод, резистор, второй усилитель фотосигнала, второй D-триггер, а также счетчик импульсов, элемент равнозначности , элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации, подключенный к выходу элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходу счетчика импульсов и к выходу элемента И, входы которого подключены к

выходу одного из D-триггеров и к инверсному выходу элемента равнозначности, пр мой выход которого подключен к управл ющему входу счетчика импульсов, счетный вход которого обьединен с выходом генератора импульсов и с четными входами D-триггеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента равнозначности и к выходам датчика. Информационный вход

второго D-триггера подключен к выходу усилител  фотосигнала, инверсный вход которого соединен с выходом источника напр жени  смещени , а пр мой вход подключен к фотодиоду, оптически св занному

со сзетодиодом за счет отражени  от объекта и включенному в обратном направлении между источником посто нного напр жени  и пр мым входом усилител  фотосигнала , соединенного с общей шиной через

резистор аналогично первому каналу усилени .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емый датчик отличаетс  от известного тем, что в него

введены фотодиод, резистор, усилитель фотосигнала D-триггер, счетчик импульсов, элемент равнозначности, элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации Таким

образом, за вл емый оптоэлектронный датчик соответствует критерию новизна.

Известны технические решени , в которых примен ют второй канал усилени  сигнала фотодиода дл  повышени  надежности датчика. Однако работают эти каналы параллельно и при действии постороннего излучени  оба канала вызывают ложное срабатывание датчика.

В предлагаемом датчике из-за конструктивного размещени  фотодиодов при наличии сигнала с выхода одного из каналов усилени  фотосигнала на выходе другого канала сигнал отсутствует. Такое техническое решение вместе с наличием простой схемы самоконтрол  работы каналов усилени  фо- тосигнвла, а также индикации аварийного режима датчика и срабатывани  выбранного канала усилени  фотосигнала приводит к значительному повышению надежности и улучшению эксплуатационных характеристик оптоэлектронного датчика. Таким образом , за вл емый датчик соответствует критерию существенные отличи ,

На чертеже приведена функциональна  схема предлагаемого оптоэлектронного датчика.

Датчик содержит генератор 1 импульсов , ключ на бипол рном транзисторе 2, эмиттер которого соединен с общей шиной 3, источник 4 посто нного напр жени . В коллекторную цепь транзистора 2 последовательно с первым резистором 5 включен излучающий светодиод 6. Фотодиоды 7, 8 включены в обратном направлении между источником 4 посто нного напр жени  и соответственно вторым резистором 9 и третьим резистором 10. Фотодиод 7 св зан по открытому оптическому каналу со светоди- одом 6. Фотодиод 8 св зан со светодиодом 6 за счет отражени  сигнала от объекта 11. Датчик также содержит усилители 12, 13 фотосигналов, выходные D-триггеры 14, 15 дл  формировани  выходных сигналов соответственно на выходах 16, 17, счетчик 18 импульсов, управл ющий вход которого подключен к пр мому выходу элемента 19 равнозначности, инверсный выход которого подключен к выходу 20 датчика и к первому входу элемента И 21, второй вход которого подключен к узлу 22, позвол ющему выбрать нужный фотодиод дл  индикации его работы. К выходу элемента ИЛИ 23 подключен светодиод 24 индикации, сигнализирующий срабатывание фотодиодов 7, 8 или неисправность датчика, определ емую элементом 19 равнозначности. Датчик содержит источник 25 напр жени .

Датчик работает следующим образом.

Генератор 1 формирует пр моугольные импульсы напр жени , поступающие на входы синхронизации D-триггеров 14, 15, счетчика 18 импульсов и на бипол рный 5 транзистор 2, который, открыва сь под действием импульсов, вызывает импульсное возбуждение излучающего светодиода 6. Если объект 11 перекрывает оптический канал между светодиодом 6 и фотодиодом 7,

0 то через фотодиод 7 не протекает фототек и сигнал на входе усилител  12 равен нулю, т.е. на вход D-триггера 14 сигнал также не поступает, а значит, на его выходе - состо ние логического О. При этом фотодиод 8

5 реагирует на импульсы, излучаемые светодиодом 6, которые, отража сь от объекта 11, попадают на чувствительную поверхность фотодиода 8, создава  на входе усилител  13 импульсные сигналы значительной амп0 литуды. Усиленные сигналы воздействуют на D-вход триггера 15 и перевод т его в состо ние логической 1, обеспечива  та- кой же сигнал на выходе 16 и на входе элемента 19 равнозначности.

5 Так как на втором входе элемента 19 равнозначности присутствует с выхода D- триггера 14 сигнал О, т.е. нет равнозначности сигналов по входам элемента 19, то на пр мом выходе элемента 19 также будет

0 сигнал О, который поступает на выход 20 и говорит о том, что датчик исправен. Крбме того, сигнал О поступает на управл ющими вход усилител  18 импульсов, запреща  по вление сигналов на его выходе. С инверс5 ного выхода элемента 19 равнозначности сигнал 1 поступает на вход элемента И 21, а другой вход, подключенный к входу узла 22, который, например, соединен с выходом триггера 15, наход щегос  в состо нии 1,

0 поступает также сигнал 1. Име  совпадение сигналов по входу элемента И 21, на его выходе также будет сигнал 1, который, пройд  через элемент ИЛИ 23, вызывает включение светодиода 24 индикации, инди5 цирующего таким образом срабатывание фотодиода 8.

При выходе объекта 11 из чувствительной зоны датчика прекращаетс  оптическа  св зь между светодиодом 6 и фотодиодом 8,

0 но теперь включаетс  фотодиод 7, вызыва  последовательное срабатывание усилител  12 и D-триггера 14, на выходе которого по вл етс  сигнал 1, т.е. на входах элемента 19 равнозначности и в этом случае не будет

5 совпадени  сигналов, так как на выходе D- триггера 15 имеетс  сигнал логического О. При по влении на выходах элемента 19 равнозначности двух логических О или двух 1, что говорит о неисправности одного из каналов усилени  сигнала фототока, на выходе элемента 19 по вл етс  сигнал 1, который поступает на выход 20 датчика и сообщает о неисправности датчика. Кроме того, этот сигнал дает разрешение на работу счетчика 18 импульсов, который с коэффициентом делени  К Рвх/5-10 начинает считать импульсы, поступающие с генератора t, Коэффициент К выбран с учетом удобства аизуального контрол  сигнала неисправности датчика на светодиоде 24, который начинает мигать под действием импульсов, приход щих с выхода счетчика 18 импульсов через элемент ИЛИ 23 с„частотой 5-10 Гц. На другом входе элемента ИЛИ 23 находитс  сигнал О, так как элемент И 21 закрыт сигналом О с инверсного выхода элемента 19 равнозначности.

Таким образом, при нормальном функционировании устройства на входах элемента 19 равнозначности всегда присутствуют два сигнала с разными уровн ми напр жени  - логический О и логическа  1, что св зано с конструктивным размещением фотодиодов 7, 8.

Порог срабатывани  датчика четко определ етс  и фиксируетс  пороговым напр жением усилителей 12, 13, которое определ етс  уровнем напр жени , поданного на неинвертирующие входы усилителей 12, 13 от источника 25.

Введение второго фотодиода с каналом усилени  сигнала повышает надежность датчика, так как при выходе из стро  одного из каналов второй обрабатывает по вление движущегос  объекта, что предотвращает аварийную ситуацию.

При применении датчика по вл етс  возможность фиксации направлени  движени  перемещающихс  объектов, что  вл етс  необходимой информацией при современном автоматизированном производстве . Наличие визуальной индикации состо ни  фотодиодов, а также неисправного состо ни  самого датчика сокращает врем  поиска неисправностей самого датчика, а также комплекса оборудовани , в который он входит.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Оптоэлектронный датчик, содержащий генератор импульсов, транзисторный ключ с общим эмиттером, коллектор которого последовательно с первым резистором соединен со светодиодом, фотодиод, св занный со светодиодом по открытому оптическому каналу и включенный в обратном направлении между источником посто нного напр жени  и входом усилител  фотосигналов, который через второй резистор соединен с общей шиной, выходной D-триггер, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, введены дополнительный фотодиод , третий резистор, дополнительный усилитель фотосигналов, дополнительный выходной D-триггер, а также счетчик импульсов , элемент равнозначности, элемент И, элемент ИЛИ и светодиод индикации,

   который подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, а второй вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом одного

   из D-триггеров и выходом устройства, а второй вход подключен к инверсному выходу элемента равнозначности, пр мой выход которого подключен к выходу оптоэлектрон- ного датчика и к управл ющему входу счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с выходом генератора импульсов и со счетными входами D-триггеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента равнозначности и выходам датчика, информационный вход второго D-триггера подключен к выходу дополнительного усилител  фотосигнала, инверсный вход которого соединен с выходом источника напр жени  смешени , а

   пр мой вход подключен к дополнительному фотодиоду, который оптически св зан со светодиодом и включен в обратном направлении между источником посто нного напр жени  и пр мым входом дополнительного усилител 

   фотосигнала, и соединен с общей шиной через третий резистор.