SU1184086A1 - Оптоэлектронный модуль - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, а именно в цифровых вычислительных машинах. 5

Целью изобретения является повышение точности измерения длительности входных сигналов устройства путем стабилизации времени распространения сигналов по тракту за 10

счет использования волоконно-оптических линий связи между разрядами.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого оптоэлектронного модуля. ' 15

Оптоэлектронный модуль содержит входной источник 1 света, оптоэлектронный ключ 2, первую, вторую и третью электрические входные шины 3-5, шину 6 питания, общую шину 7 20

и в каждом разряде усилитель 8, источник 9 света, первый, второй и третий фотоприемники 10-12, первые выводы которых подключены к входу усилителя 8, первый выход которого 25 подключен к общей шине 7, а второй к первому выводу источника 9 света, второй вывод которого подключен к шине 6 питания, первый фотоприемник 10 оптически связан с источником 9 зд света своего разряда, второй фотоприемник 11 - с источником 9 света последующего разряда, а третий фотоприемник 12 - с источником 9 света предьщущего разряда, в оптоэлектронном ключе 2 вход усилителя

13 подключен к первым выводам ограничительного резистора 14 и фотоприемника 15, первый выход усилителя подключей к второму выводу фотоприемника 15 и к общей шине 7, второй вывод ограничительного резистора 14 подключен к шине 6 питания.

Кроме того, устройство содержит пять волоконно-оптических линий 16 20 связи, электронно-оптический ключ

2

2 - дополнительный источник 21 света и каждый разряд - четыре дополнительных фотоприемника 22-25. Первый вывод дополнительного фотоприемника 22 подключен к первой электрической входной шине 3, второй вывод - к первому выводу второго дополнительного фотоприемника 23, второй вывод которого подключен к входу усилителя 8, первый вывод третьего дополнительного фотоприемника 24 - к второй электрической входной шине 4, второй вывод - к второму выводу второго фотоприемника 12, первый вывод четвертого фотоприемника 25 подключен к общей шине 7, второй вывод - к второму выводу второго фотоприемника 11, первый вывод входного источника 1 света подключен к общей шине 7, второй вывод - к третьей электрической входной шине 5, выход входного источника 1 света через первую волоконнооптическую линию 16 связи с ее отводами 26 связан с первыми дополнительными фотоприемниками 22 всех разрядов, через первые отводы 27 второй волоконно-оптической линии 17 связи с вторыми дополнительными фотоприемниками 23 и через вторые отводы 28 второй волоконно-оптической линии 17 связи с третьими дополнительными фотоприемниками 24, выход дополнительного источника 21 света оптоэлектронного ключа 2 через отводы 29 третьей

волоконно-оптической линии 18 связи

1

^оптически связан с четвертыми допол^!нительными фотоприемниками 25 всех разрядов, выход входного источника 1 света через четвертую волоконнооптическую линию 19 связи связан с фотоприемником 15 оптоэлектронного ключа 2, источник 9 света каждого разряда связан с третьим фотоприемником последующего разряда через пятую волоконно-оптическую линию 20 связи. Элементы 8-10 образуют регенеративный

3 11

оптрон, а элементы 11, 12 и 22-25 цепи его запуска.

Устройство работает следующим образом.

Информация в предлагаемом модуле , ⁺в момент записи может представляться· как в единично-позиционном, так и в

единично-нормальных кодах, а во время фиксации она представляется только в единично-позиционном коде.

Для готовности модуля к записи информации, на шину 6 подается напряжение питания.

! Устройство может работать в двух режимах, а именно в режиме измерения различных отрезков времени и режиме суммирования входной информации.

Для работы устройства в режиме измерения различных отрезков времени на первую электрическую входную шину 3 подается постоянный "высокий" уровень положительного потенциала, а измеряемый "высокий" уровень положительного потенциала с длительностью, равной б_изм, подается на третью электрическую входную шину 5.

Расстояние Ь · между первыми отво. 7'

дами 27 второй волоконно-оптической линии 17 связи можно изменять, а длина всех отводов Ь_о и расстояние Ь₂ между отводами 26 первой волоконно-оптической линии 16 связи должна быть намного меньше , т.е. волоконно-оптическая линия 15 связи может представлять собой пучок световодов одинаковой длины для одновременной подачи оптических сигналов на входы фотоприемников 22 всех разрядов устройства.

Если на первый дополнительный фотоприемник 22 от светоизлучателя через отвод 26 волоконно-оптической линии 16 связи поступает оптический сигнал, а на второй дополнительный фотоприемник 23 - от дополнительного светоизлучателя через первый отвод ₁ 27 второй волоконно-оптической линии 17 связи не поступает оптический сигнал, то на вход усилителя 8 не , поступает "высокий" положительный потенциал с первой электрической входной шины 3, следовательно, регенеративный оптрон не возбуждается.

С поступлением светового сигнала от светоизлучателя через первый отвод 27 второй волоконно-оптической линии 17 связи сигнал с первой электрической входной шины 3 посту84086 4

пает на вход усилителя 8, который отпирается, и на первом фотопрнемнике 10 от светоизлучателя 9 появляется оптический сигнал. Таким

5 образом, за счет организации положительной обратной связи, реализованной на фотоприемнике 10, усилитель 8 не запирается и после окончания сигнала на его входе.

,0 Измерение различных интервалов времени с точностью, определяемой количеством разрядов Ν, производится..путем соответствующего изменения расстояния Ь между первыми отводами

15 27 второй волоконно-оптической линии 17 связи, которое вычисляется по формуле

20

25

, _ С мэм ,,

. “ν ^νεοηί1 ,

где ^_оп5^~ скорость распространения света, которая является постоянной величиной.

Время прохождения света расстояния Ь вычисляется по формуле

_ Емэм '

Это дает возможность измерять отрезки времени с точностью, опреде30 ляемой количеством разрядов Ν.

Пусть на первую электрическую входную шину 3 подается постоянный . "высокий” положительный потенциал, а на третью электрическую входную шину 35 5 поступает "высокий" положительный

потенциал с длительностью, равной Е„_6М , следовательно, источник 1 света излучает свет на первые допол1нительные фотоприемники 22 всех раз40 рядов и на фотоприемник 15 оптоэлектронного ключа 2 через четвертую волоконно-оптическую линию 10 связи. Следовательно, ток в оптоэлектронном ключе 2 протекает от шины 6 питания 45 через резистор 14 и фотоприемник 15, напряжение на входе усилителя 13 понижается, что запирает его источник 21 света оптоэлектронного ключа 2, не излучает свет. Надежное запира5θ ,ние усилителя 13 оптоэлектронного ключа 2 и любого разряда модуля осуществляется за счет того, что усилитель представляет собой транзистор типа п-р-п, в цепь эмиттера κοτορο55 го введено положительное смещение, необходимое для обнуления оптоэлектронного ключа 2 и регенеративных оптронов разрядов в случае, если на

5

1184086

6

фотоприемниках 11 и 25 присутствует оптический сигнал.

Задержка пропадания сигнала на фотоприемнике 23 не принимается во' внимание, так как длина световода, представленного первой волоконнооптической линией 16 связи и ее отводов 26 намного меньше и стремится к нулю, и, следовательно, во вре-ι мя пропадания сигнала на фотоприемнике 23 оптический сигнал на фотоприемнике 22 не присутствует и потенциал с шины 3 не подается на вход усилителя 8. В свою·очередь, на фотоприемнике 25 присутствует оптический сигнал, который в случае присутствия оптического сигнала на фотоприемнике 11 запирает усилитель 8.

Пусть точность определяется коли-, чеством разрядов N = 3, следователь—· нб,

Ь = ν сопзб,

3 О

ИЗМ V сопзС

Через время, равное ?_микс.с_Р

возбуждается (ί - 1)-й разряд, через время 2 'Сц + 'С_{макс ср} возбуждается ΐ-й разряд и т.д., где время

прохождения оптического сигнала расстояния время присутствия оптического сигнала на втором дополнительном фотоприемнике 23, или максимальное время срабатывания регенеративного оптрона.

В момент присутствия импульса на шине 5 на фотоприемнике 11 (ΐ - 1)-го разряда присутствует оптический сигнал от источника 9 света ΐ-го разряда, а на фотоприемнике 11 ί-го разряда также присутствует сзетовой сигнал.

По окончании импульса на входной шине 5 гаснет источник 1 света и на фотоприемнике 16 оптоэлектронного ключа 2, а также на фотоприемниках 22 и 23 пропадает оптический сигнал.

Источник 21 света оптоэлектронного ключа 2 излучает свет через третью волоконно-оптическую линию 18 связи и отводы 29, расстояние между которыми равно Ъ₃, на фотоприемники 25. В связи с этим, в зависимости от расстояния Ъ_э последовательно обнуляются (ί - 1)-й и ί-й

разряды через время, задаваемое расстоянием между отводами 29 третьей волоконно-оптической линии 18 связи.

В этом случае длина Ь₃ не должна стремиться к нулю, но она должна быть намного меньше длин Ц, и больше Ь₂ , Ь_о. Разряды обнуляются за счет того, что усилитель 8 каждого разряда запирается, так как сопротивление фотоприемников 11 и 25 становится таким низким, что уменьшает входное напряжение усилителя 8 до величины напряжения запирания.

I По окончании! импульса через время, равное 2^ > в возбужденном .состоянии остается (ί + 1)-й разряд, номер которого определяет величину временного интервала в единично-позиционном коде.

В данном режиме процесс измерения происходит в единично-нормальном коде, а фиксация результата в единично-позиционном коде.

Для работы модуля в режиме "Суммирование" на вторую электрическую входную шину 4 подают "высокий" положительный потенциал, а на третью ' электрическую входную шину 5 - последовательность импульсов, количество которых считает модуль в единичнопозиционном коде.

В данном режиме на расстояние Х₄ между вторыми отводами 28 второй волоконно-оптической линии 17 связи, а также на длину пятой волоконнооптической линии 20 связи накладываются следующие ограничения:

а следовательно,

V 4 ΐ. ,

макс.ср ¹

где "Гц , - время прохождения све^? том длины и длины

Ь₆, соответственно.

Кроме того,

Г | - ?, - Т ? г

«у мин ММКС.Ср)

но имп /лмкс. ср· для надежного срабатывания регенеративного контроля, где Т_мцН - минимальный период следования импульсов.

Пусть на третью электрическую вход ную шину 5 приходят три импульса, а (ΐ - 2)-й разряд находится в возбужденном состоянии, т.е. на фотоприем-.

7 1184086 8

ник 12 (£ — 1)-го разряда через время подается оптический сигнал. .

С приходом первого импульса источник 1 света излучает свет, который поступает на фотоприемник 24 через 5 вторую волоконно-оптическую линию 17 связи и ее второй отвод 28. Это дает возможность через время срабатывать (ί - 1)-у разряду. По окончании импульса источник 21 светов оптоэлект-10 ронного ключа 2 излучает свет, который идет на четвертые дополнительные фотоприемники 25 и за счет присутствия света от светоизлучателя 9 (ί - 1)-го разряда на третьем фотоприем- 15 нике 11 (ί - 2)-го разряда, сбрасывается (ί - 2)-й разряд. С приходом второго импульса возбуждается ί-й разряд, а по окончании обнуляется (ί - 1)-й разряд. С приходом третьего зд импульса возбуждается (ί + 1)-й разряд, а по окончании - обнуляется ΐ-й разряд.

По окончании трех импульсов в воз бужденном состоянии находится (ί +

+ 1)-й разряд. Таким образом, по состоянию модуля видно, в единичнопозиционном коде записанной информации, добавляются три импульса.

Задержка на Ц необходима для того, чтобы в режиме "Суммирование" не срабатывало несколько разрядов модуля, т.е, если бы не было задержки на Ъу, то оптический сигнал от светоизлучателя предцдущего разряда мгновенно поступал бы на фотоприемник 12 последующего разряда, а оптический сигнал светоизлучателя не успел бы пройти мимо фотоприемника 24, что привело бы к ложному срабатыванию последующего разряда.

1184086

^

Claims (1)

1. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ, содержащий входной источник света, . оптоэлектронный ключ, первую, вторую и третью электрические входные шины, шину питания, общую шину и в каждом разряде усилитель, источник света, первый, второй и третий фотоприемники, первые выводы которых подключены к входу усилителя, первый выход которого подключен к общей шине, а второй - к первому выводу источника света, второй вывод которого подключен к шине питания, первый фотоприемник оптически связан с источником света своего разряда, второй фотоприемник - с источником света последующего разряда, а третий фотоприемник - с источником света предыдущего разряда, в оптоэлектронном ключе вход усилителя подключен к первым выводам ограничительного резистора и фотоприемника, первый выход усилителя подключен к второму выводу фотоприемника

   и к общей шине, второй вывод ограничительного резистора подключен к шине питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения

   точности измерения длительности входных сигналов устройства, в него (введены пять_волоконно-оптических линий связи, в электронно-оптический ключ - дополнительный источник света и в каждый разряд - четыре дополнительных фотоприемника, первый вывод первого дополнительного фотоприемника подключен к первой :электрической входной шине, второй вывод - к первому выводу второго дополнительного фотоприемника, второй вывод которого подключен к входу усилителя, первый вывод третьего дополнительного фотоприемника подключен к второй электрической входной шине, второй вывод - к второму ^выводу второго фотоприемника, первый вывод четвертого фотоприемника подключен к общей шине, второй вы' вод - к второму выводу третьего фотоприемника, первый вывод входного источника света подключен к обшей шине, второй вывод - к третьей электрической входной шине, выход входного источника света через первую волоконно-оптическую линию связи с ее отводами связан с первыми дополнительными фотоприемниками всех разрядов, через первые отводы второй волоконно-оптической линии связи - с вторыми дополнительными фотоприемниками и через вторые отводы второй волоконно-оптической линии связи с третьими дополнительными фотоприемниками, выход дополнительного источника света оптоэлектронного ключа через отводы третьей волоконно-оптической линии связи оптически связан с четвертыми до-

   оо

   >

   полнительными фотоприемниками всех разрядов, выход входного источника света через четвертую волоконно-оптическую линию связи связан с фотоприемником оптоэлектронного ключа,

   1184086

   источник света каждого разряда связан с третьим фотоприемником последующего разряда через пятую волоконно-оптическую линию связи.

   1