SU1322461A1

SU1322461A1 - Optronic selector switch

Info

Publication number: SU1322461A1
Application number: SU853947819A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Васильевич Павлюк; Николай Алексеевич Кондратенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-1121
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1987-07-07

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в качестве бесконтактных путевых и концевых выключателей в устройствах автоматики, электротехники и промышленной электроники . Оптоэлектронный переключатель содержит излучатель 1, фотоприемник 2, усилитель-инвертор 3, формирователь 4, выходной усилитель 5 мощности с нагрузкой 6, источник 7 посто нного напр жени , транзисторы и другие схемные элементы. Введение общей положительной обратной св зи по цепи с делителем 11 напр жени , а также рациональное использование электрических и оптических свойств светодиодов 23 и 17 позвол ет увеличить и стабилизировать оптическую чувствительность переключател к рабочим воздействи м независимо от характера нагрузки, повысить устойчивость к помехам от солнечного и искусственного освещени . Это обеспечивает повышение надежности и расширение функциональных возможностей предлагаемого оптоэлектронного переключател . 2 3. п. ф-лы, I ил. (Л ОО to Ю N OiThe invention relates to a pulse technique and can be used as contactless limit and limit switches in automation devices, electrical engineering and industrial electronics. Optoelectronic switch contains emitter 1, photodetector 2, amplifier-inverter 3, driver 4, output power amplifier 5 with load 6, source 7 of constant voltage, transistors and other circuit elements. The introduction of a common positive feedback over a circuit with a voltage divider 11, as well as the rational use of the electrical and optical properties of LEDs 23 and 17, allows increasing and stabilizing the optical sensitivity of the switch to operating effects regardless of the nature of the load, increasing the resistance to solar interference artificial lighting. This provides increased reliability and enhanced functionality of the proposed optoelectronic switch. 2 3. Clause f-crystals, I Il. (L OO to Yu N Oi

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в качестве бесконтактных путевых и концевых выключателей в устройствах автоматики, электротехники и промышленной электроники.The invention relates to a pulse technique and can be used as contactless limit and limit switches in automation devices, electrical engineering and industrial electronics.

Цель изобретени - повыа1ение надежности и расширение функциональных возможностей путем стабилизации положительной обратной св зи по оптическому каналу и увеличени устойчивости к внешней засветке .The purpose of the invention is to increase reliability and enhance functionality by stabilizing positive feedback over the optical channel and increasing resistance to external illumination.

На чертеже представлена принципиальна электрическа схема оптоэлектронного переключател .The drawing shows a circuit diagram of an optoelectronic switch.

Оптоэлектронный переключатель содержит излучатель 1, оптически св занный с фотоприемником 2, усилитель-инвертор 3, формирователь 4, выходной усилитель 5 мощности с нагрузкой 6. Первый вывод излучател 1 соединен с источником 7 посто нного напр жени , а второй вывод - с первым выходом 8 фотоприемника 2, второй выход 9 которого через усилитель-инвертор 3 соединен с входом 10 формировател 4. В Оптоэлектронный пе реключатель введен делитель 11 напр жени , вход которого соединен с пр мым выходом 12 формировател 4, а выход 13 - с вторым выводом излучател 1, инверсный выход 14 формировател 4 соединен с входом усилител 5 мощности .An optoelectronic switch contains emitter 1, optically coupled to a photodetector 2, amplifier-inverter 3, driver 4, output power amplifier 5 with load 6. The first output of emitter 1 is connected to a constant voltage source 7, and the second output is to the first output 8 a photodetector 2, the second output 9 of which is connected via an amplifier-inverter 3 to the input 10 of the imaging device 4. A voltage divider 11 is inserted into the optoelectronic switch, the input of which is connected to the direct output 12 of the imaging equipment 4, and the output 13 - with the second output of the radiator l 1, the inverse output 14 of the driver 4 is connected to the input of the amplifier 5 power.

Формирователь 4 содержит первый 15 и второй 16 транзисторы, светодиод 17, коллектор транзистора 15 соединен с базой транзистора 16 и через первый резистор 18 с источником 7 посто нного напр жени , эмиттер транзистора 16 вл етс инверсным выходом 14 формировател 4, а коллектор - пр мым выходом 12 формировател 4, первый вывод светодиода 17 соединен через второй резистор 19 с источником 7 посто нного напр жени и через параллельную RC-цепь 20 с базой транзистора 15, котора вл етс входом 10 формировател 4, эмиттер транзистора 15 соединен с шиной 21 нулевого потенциала, коллектор транзистора 16 соединен с вторым выводом светодиода 17.Shaper 4 contains the first 15 and second 16 transistors, the LED 17, the collector of transistor 15 is connected to the base of transistor 16 and through the first resistor 18 to the source 7 of a constant voltage, the emitter of transistor 16 is the inverse output 14 of the driver 4, and the collector is direct the output 12 of the driver 4, the first output of the LED 17 is connected via the second resistor 19 to the constant voltage source 7 and through the parallel RC circuit 20 to the base of the transistor 15, which is the input 10 of the generator 4, the emitter of the transistor 15 is connected to the bus 21 zero Vågå potential, the collector of transistor 16 is connected to the second terminal of LED 17.

Фотоприемник 2 выполнен на кремниевом транзисторе 22 и арсенидогаллиевом светодиоде 23, включенном параллельно и согласно эмиттерному переходу транзистора 22.The photodetector 2 is made on a silicon transistor 22 and an arsenidogallium LED 23 connected in parallel and according to the emitter junction of the transistor 22.

Оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.Optoelectronic switch works as follows.

Возбужденный излучатель 1 по открытому оптическому каналу освещает светодиод 23, который создает фото-ЭДС, достаточную дл отпирани транзистора 22. Эмит- терный ток последнего поступает во входную цепь усилител -инвертора 3, выходной ток которого отбираетс из базовой цепи первоначально открытого транзистора 15. При определенном (пороговом) входном токеThe excited emitter 1 illuminates the LED 23 through an open optical channel, which creates a photo emf sufficient to unlock the transistor 22. The emitter current of the latter enters the input circuit of the inverter amplifier 3, the output current of which is taken from the base circuit of the initially open transistor 15. When defined (threshold) input current

формировател 4 транзистор 15 запираетс , а транзистор 16 отпираетс и, создава эмит- терный ток, форсирует включение усилител 5 мощности, который, в свою очередь,the driver 4, the transistor 15 is closed, and the transistor 16 is unlocked and, creating an emitter current, forces the switching on of the power amplifier 5, which, in turn,

эффективно питает током нагрузку 6. Коллекторным током транзистора 16 светодиод 17 возбуждаетс и сигнализирует о подключении нагрузки 6.effectively supplies the current to the load 6. The collector current of the transistor 16, the LED 17 is energized and signals the connection of the load 6.

Если оптический канал между излучателем 1 и фотоприемником 2 перекрываетс , уровень фото-ЭДС, генерируемой слабо освещенным светодиодом 23, резко снижаетс , выходные токи фотоприемника 2 и усилител -инвертора 3 станов тс небольшими. При достаточно малом (пороговом) входномIf the optical channel between the emitter 1 and the photodetector 2 overlaps, the level of the photo-emf generated by the dimly lit LED 23 decreases sharply, the output currents of the photo-receiver 2 and the amplifier-inverter 3 become small. With a sufficiently small (threshold) input

токе формировател 4 транзистор 15 отпираетс и форсирует выключение транзистора 16. Пагрузка 6 отключаетс , излучение светодиода 17 прекраилаетс .the current of the driver 4, the transistor 15 is turned on and forces the switching off of the transistor 16. The load 6 is turned off, the emission of the LED 17 ceases.

При регистрации объекта, перекрываюшего оптический канал между излучателем 1 и фотоприемником 2, в переключателе по трем каналам действует положительна обратна св зь. По мере включени транзистора 22 его коллекторный ток возрастает и увеличивает ток проводимости излучател 1.When registering an object that overlaps the optical channel between the emitter 1 and the photodetector 2, a positive feedback acts in the switch over the three channels. As the transistor 22 is turned on, its collector current increases and increases the conduction current of the emitter 1.

Эта положительна обратна св зь ускор ет возбуждение излучател 1, но вл етс относительно слабой и недостаточно стабильной .This positive feedback accelerates the excitation of emitter 1, but is relatively weak and not stable enough.

Местна положительна обратна св зьLocal positive feedback

в формирователе 4 создаетс RC- цепью 20, поэтому формирователь 4 обладает четко выраженными пороговыми свойствами и не срабатывает от случайных или ложных воздействий (помех) небольшой амплитуды. Обща положительна обратна св зьin the driver 4 is created by the RC circuit 20, therefore the driver 4 has clearly defined threshold properties and does not work from random or spurious effects (noise) of small amplitude. Common Positive Feedback

охватывает переключатель по цепи с делителем 11 напр жени . Напри.мер, при освещении светодиода 23 и, как следствие, при отпирании транзистора 16 коллекторный потенциал этого транзистора снижаетс , что увеличивает ток в цепи излучател 1 и форсирует процесс его возбуждени . Эта положительна обратна св зь вл етс стабильной , хорошо контролируетс и не зависит от сопротивлени нагрузки 6.covers the switch along the circuit with a voltage divider 11. For example, when the LED 23 is illuminated and, as a result, when the transistor 16 is unlocked, the collector potential of this transistor decreases, which increases the current in the radiator 1 circuit and forces its excitation process. This positive feedback is stable, well controlled and does not depend on the load resistance 6.

Фото-ЭДС освещенного ареснидогаллиевого светодиода 23 заметно превышает порог включени кремниевого транзистора 22, что гарантирует уверенное действие фотоприемника 2 при технологическом разбросе и температурном дрейфе характеристик его компонентов (светодиода 23 и транзистора 22), а также при различных уровн х освещенности. Узка спектральна характеристика арсенидогаллиевого светодиода 23 увеличивает устойчивость фотоприемника 2 к внешней засветке.The photo-emf of the illuminated arresnigallium LED 23 noticeably exceeds the turn-on threshold of the silicon transistor 22, which guarantees a sure action of the photodetector 2 with the technological variation and temperature drift of the characteristics of its components (LED 23 and transistor 22), as well as with different levels of illumination. The narrow spectral characteristic of the arsenidogallium LED 23 increases the resistance of the photodetector 2 to external illumination.

Светодиод 17, непосредственно вли на ток положительной обратной св зи в формирователе 4, стабилизирует передаточную характеристику и пороговые свойства этого формировател .The LED 17, directly affecting the positive feedback current in the driver 4, stabilizes the transfer characteristic and the threshold properties of this driver.

Таким образом, введение общей положительной обратной св зи по цепи с делителем 11 напр жени , а также рациональное использование электрических и оптических свойств светодиодов 23 и 17 позвол ет увеличить и стабилизировать оптическую чувствительность переключател рабочим воздействи м независимо от величины и характера нагрузки, повысить его устойчивость к помехам от солнечного и искусственного освещени , что обеспечивает повышение его надежности и расширение функциональных возможностей.Thus, the introduction of a common positive feedback through a circuit with a voltage divider 11, as well as the rational use of the electrical and optical properties of LEDs 23 and 17, allows increasing and stabilizing the optical sensitivity of the switch to operating effects regardless of the size and nature of the load, increasing its stability. interference from solar and artificial lighting, which increases its reliability and functionality.

Claims

1. An optoelectronic switch containing an emitter optically coupled to a photodetector, an amplifier-inverter, a driver, an output power amplifier, the first output of the emitter is connected to a constant voltage source, and the second output is connected to the first output of the photodetector, the second output of which is through the amplifier an inverter is connected to the driver input, characterized in that, in order to increase reliability and enhance functionality, a voltage divider is introduced.

the input of which is connected to the direct output of the shaper, and the output to the second output of the radiator, the inverse output of the shaper is connected to the input of the power amplifier.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the driver contains first and second transistors, an LED, a collector

the first transistor is connected to the base of the second transistor and through the first resistor with a constant voltage source, the emitter of the second transistor is the inverse output of the driver, and the collector is the direct output of the driver, the first

the LED output is connected via a second resistor to a constant voltage source and through a parallel RC circuit to the base of the first transistor, which is the input of the driver, the emitter of the first

the transistor is connected to the zero potential bus, the collector of the second transistor is connected to the second output of the LED.

3. The switch according to claim 1, characterized in that the photodetector is made on a silicon transistor and arsenidegallium

LED, connected in parallel and according to the emitter junction of the transistor.