SU1714387A1

SU1714387A1 - Light-detecting device

Info

Publication number: SU1714387A1
Application number: SU904823197A
Authority: SU
Inventors: Игорь Георгиевич Дорух; Алла Павловна Дорух
Original assignee: Таганрогский научно-исследовательский институт связи
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к технике телевидени и может быть использовано .в устройствах контрол и автоматики. Целью изобретени вл етс повышение линейности преобразовани интенсивности светового потока в частоту следовани импульсов. Фотоприемное устройство содержит три источника опорного напр жени , 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 управл ющим 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 усилител 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 усилител , а второй - с выходом ключа и инвертирующим входом усилител . 1 ил. .СПсThe invention relates to television technology and can be used in control and automation devices. The aim of the invention is to increase the linearity of converting the intensity of the light flux to the pulse frequency. The photodetector device contains three sources of reference voltage, two comparators, a reset integrator, an operational amplifier, a photoelectric converter, a capacitor, an electronic switch, a delay element, and element 2 OR. The output of the first source is connected to the signal input of the integrator, the reset input of which is connected to the output of the delay element and the control input of the key, and the output to the second input of the first comparator connected by its first input to the output of the second source and OR . The inverting input of the amplifier through a photoelectric converter is connected to the output of the first source, the inverting input is connected to the zero potential bus, and the output is connected to the second input of the second comparator, the first input of which is connected to the output of the third source, and the output to the output bus and the first input of element 2 OR, connected by its output to the input of the delay element. The first capacitor lead is connected to the signal input of the key and the output of the amplifier, and the second to the output of the key and the inverting input of the amplifier. 1 il. .THX

Description

Изобретение относитс к технике телевидени и может быть использовано в устройствах контрол и автоматики. /The invention relates to television technology and can be used in control and automation devices. /

Известно фотоприёмное устройство, содержащее усилитель, выход которого вл етс выходом устройства, последовательно включенные между входом и выходом усилител фотодиод и двухполюсник, а также параллельно включенные между входом усилител и шиной нулевого потенциала резистор и конденсатор.A photodetector device is known, which contains an amplifier, the output of which is the output of a device, connected in series between the input and output of the photodiode amplifier and a two-port circuit, and a resistor and a capacitor connected in parallel between the amplifier input and the zero potential bus.

Недостатком этого устройства вл ютс ограниченные функциональные возможности , обусловленные тем, что порогова чувствительность устройства не может регулироватьс .A disadvantage of this device is the limited functionality due to the fact that the threshold sensitivity of the device cannot be adjusted.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс фотоприемн ,ое устройство, содержащее источник опорного напр жени , компаратор, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь , элемент ИЛИ, элемент задержки и генератор импульсов регулируемой частоты, в котором первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напр жени , второй с выходом интегратора со сбросом, а выход вл етс выходом устройства, фотоэлектрическийThe closest in technical essence to the invention is a photodetector, a device comprising a voltage source, a comparator, a reset integrator, a photoelectric converter, an OR element, a delay element, and a variable frequency pulse generator in which the first comparator input is connected to the output of the reference source voltage, the second with the integrator output with a reset, and the output is the output of the device, the photoelectric

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 регулируемой частоты, а выходом - с входом интегратора со сбросом.the converter is connected between the integrator output with a reset and the zero potential bus, the delay element is connected between the comparator output and the first input of the OR element connected by its input with the output of a variable frequency pulse generator, and the output with the integrator input with a reset.

Недрстатком известного устройства вл етс низка линейность преобразовани интенсивности светового потока в частоту импульсов вблизи границы чувствительности , обусловленна воздействием импульсов генератора регулируемой частоты.The inequality of the known device is the low linearity of the conversion of the intensity of the light flux into the frequency of the pulses near the sensitivity limit, due to the effect of the pulses of the variable frequency generator.

Целью изобретени вл етс повышение линейности преобразовани интесивности светового потока в частоту следовани импульсов.The aim of the invention is to increase the linearity of converting the intensity of the light flux to the pulse frequency.

Поставленна цель достигаетс тем, что в фотоприемное устройство, содержащее источник опорного напр жени , компаратор , первый вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , а выход вл етс вь1ходом устройства, интегратор со сбросом, фотоэлектрический преобразователь, элемент 2 ИЛИ и элемент задержки, введены второй и третий источники опорного напр жени , второй компаратор, операционный усилитель, конденсатор и электронный ключ, выход второго источника опорного напр жени соединен с первым входом второго компаратора , к второму входу которого через интегратор со сбросом подключен выход третьего источника опорного напр жени , фотоэлектрический, преобразователь включен между выходом третьего источника опорного напр жени и инвертирующим входом операционного усилител , 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 усилител , входы элемента 2 ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а выход - через элемент задержки с входом сброса интегратора и управл ющим входом электронного ключа.The goal is achieved in that a photodetector containing a voltage source, a comparator, the first input of which is connected to the output of the voltage source, and the output is a device running, a reset integrator, a photoelectric converter, element 2 OR, and a delay element the second and third sources of the reference voltage are introduced, the second comparator, the operational amplifier, a capacitor and an electronic switch, the output of the second source of the reference voltage is connected to the first input of the second comparator Pa, to the second input of which through the integrator with a reset is connected the output of the third source of the reference voltage, photoelectric, the converter is connected between the output of the third source of the reference voltage and the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero potential bus, and the output to the second input the first comparator, the capacitor and the electronic switch are connected in parallel between the inverting input and the output of the operational amplifier, the inputs of the element 2 OR are connected to the outputs, respectively first and second comparators, and the output through the delay element with the reset input of the integrator and the control input of the electronic key.

На чертеже приведена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Фотоприемное устройство содержит источники 1-3 опорного напр жени , 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,The photodetector contains reference voltage sources 1-3, comparators 4 and 5, integrator 6 with reset, operational amplifier 7, photoelectric converter 8, capacitor 9, electronic switch 10, delay element 11 and element OR 12. Source output 1 is connected to the signal the input of the integrator 6,

вход сброса которого соединен с выходом элемента 11 и управл ющим входом ключа 10, а выход - с вторым входом компаратора 4, соединенного своим первым входом с выходом источника 2, а выходом - с вторым входом элемента 12. Инвертирующий вход усилител 7 через преобразователь 8 соединен с выходом источника 1, неинвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, аthe reset input of which is connected to the output of the element 11 and the control input of the key 10, and the output to the second input of the comparator 4 connected by its first input to the output of the source 2, and the output to the second input of the element 12. The inverting input of the amplifier 7 is connected through the converter 8 with the output of source 1, the non-inverting input is with a zero potential bus, and

0 выход - с вторым входом компаратора 5, первый вход которого соединен с выходом источника 3, а выход - с выходнойшиной 13 и первым входом элемента 12, соединенного своим выходом с входом элемента 11.0 output with the second input of the comparator 5, the first input of which is connected to the output of the source 3, and the output to the output bus 13 and the first input of the element 12, connected by its output to the input of the element 11.

5 Первый вывод конденсатора 9 соединен с сигнальным входом ключа 10 и выходом усилител 7, а второй - с выходом ключа 10 и инвертирующим входом усилител 7.5 The first terminal of the capacitor 9 is connected to the signal input of the switch 10 and the output of the amplifier 7, and the second to the output of the switch 10 and the inverting input of the amplifier 7.

Устройство работает следующим обра0 зом..The device works as follows.

Усилитель 7 совместно с преобразователем 8, конденсатором 9 и ключом 10 образуют интегратор со сбросом, при этом посто нна времени этого интегратора обратно пропорциональна интенсивности светового потока. Опорное напр жение уровн Ui с выхода источника 1 поступает на входы этого интегратора и интегратора 6. Под действием напр жени уровн Ui наThe amplifier 7, together with the converter 8, the capacitor 9 and the key 10, form an integrator with a reset, while the time constant of this integrator is inversely proportional to the intensity of the light flux. The reference voltage level Ui from the output of source 1 is fed to the inputs of this integrator and integrator 6. Under the action of the voltage level Ui on

0 выходе усилител 7 и втором входе компаратора 5 формируетс линейно нарастающее напр жение, причем скорость его нарастани линейно св зана с уровнем Ui напр жени источника 1 и интенсивностью0, the output of the amplifier 7 and the second input of the comparator 5 form a linearly increasing voltage, and its rate of increase is linearly related to the level Ui of the voltage of source 1 and the intensity

5 светового потока.5 light flux.

Аналогично на выходе интегратора 6 и втором входе компаратора 4 формируетс линейно нарастающее напр жение, скорость нарастани которого пр мо пропорциональна уровню Ui напр жени источника 1 и обратно пропорциональна посто нной т времени интегратора 6.Similarly, at the output of the integrator 6 and the second input of the comparator 4, a linearly rising voltage is formed, the rate of increase of which is directly proportional to the level Ui of the voltage of source 1 and inversely proportional to the constant time t of the integrator 6.

На первые входы компараторов 5 и 4 поступают опорные напр жени уровней UaThe first inputs of comparators 5 and 4 receive the reference voltages of the levels Ua

5 и U2 от источников 3 и 2 соответственно.5 and U2 from sources 3 and 2, respectively.

При достижении напр жением на выходе усилител 7 уровн Us срабатывает компаратор 5, на его выходе и на шине 13 формируетс импульс, который, проход через элементы 12 и 11, поступает на управл ющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора б. Ключ 10 замыкаетс , конденсатор 9 разр жаетс через ключ 10 и напр жение на выходе усилител 7 скачко5 образно уменьшаетс до нул . Одновременно под действием импульса сброса обнул етс интегратор 6. Далее цикл повтор етс . Таким образом, на выходе компаратора 5 и шине 13 формируетс последовательность импульсов с частотой f, определ емой выражениемWhen the voltage at the output of the amplifier 7 reaches the level Us, the comparator 5 is triggered, at its output and on the bus 13 a pulse is formed which, passing through elements 12 and 11, goes to the control input of the key 10 and the reset input of the integrator b. The key 10 is closed, the capacitor 9 is discharged through the key 10 and the output voltage of the amplifier 7 abruptly decreases to zero. At the same time, under the action of a reset pulse, the integrator 6 is zeroed out. Then the cycle repeats. Thus, at the output of the comparator 5 and the bus 13, a sequence of pulses is formed with a frequency f defined by the expression

.GUi.GUi

сиз Siz

где G - проводимость преобразовател 8;where G is the conductivity of the converter 8;

С - емкость конденсатора .9,C - capacitor capacitance .9,

Поскольку проводимость G линейно св зана с интенсивностью светового потока, частота f импульсов на выходе устройства пропорциональна интенсивности светового потока, причем коэффициент пропорциональности легко может регулироватьс путем соответствующей установки уровней Ui и из источников 1 и 3.Since the conductivity G is linearly related to the intensity of the luminous flux, the frequency f of the pulses at the output of the device is proportional to the intensity of the luminous flux, and the proportionality coefficient can be easily adjusted by setting the levels Ui accordingly and from sources 1 and 3.

Интегратор 6 совместно с компаратором 4 и источником 2 обеспечивают регулировку порога чувствительности устройства.The integrator 6 together with the comparator 4 and the source 2 provide adjustment of the sensitivity threshold of the device.

При проводимости GI преобразовател 8, удовлетвор ющей условиюWith the conductivity GI converter 8, satisfying the condition

сиз Siz

G U2rG U2r

компаратор 5 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 4, и наличие интегратора 6, компаратора4 и источника 2 на работе устройства не сказываетс .comparator 5 is triggered before comparator 4 has time to work, and the presence of integrator 6, comparator 4 and source 2 does not affect the operation of the device.

При проводимости С преобразовател 8, удовлетвор ющей условиюWhen the conductivity C of the converter 8 satisfies the condition

сизSiz

G G

иand

компаратор 4 срабатывает раньше, чем успеет сработать компаратор 5. В результате срабатывани компаратор 4 формирует импульс , который через элементы 12 и 11 проходит на управл ющий вход ключа 10 и вход сброса интегратора 6, интегратор 6 и усилитель 7 обнул ютс . Далее процесс повтор етс , В этом случае на выходе компаратора 5 и шине 13 импульсы не формируютс .comparator 4 is triggered before comparator 5 has time to work. As a result of operation, comparator 4 generates a pulse that passes through elements 12 and 11 to control input of switch 10 and reset input of integrator 6, integrator 6 and amplifier 7 to zero. Next, the process is repeated. In this case, no pulses are generated at the output of the comparator 5 and the bus 13.

Таким образом, выбира уровень U2 напр жени , формируемого источником 2, из услови Thus, choosing the level U2 of the voltage generated by source 2, from the condition

vj.MHH tvj.MHH t

где GMHH - проводимость преобразовател 8, соответствующа требуемой чувствительности устройства, легко можно регулировать порог чувстви5 тельности устройства.where GMHH is the conductivity of converter 8, corresponding to the required sensitivity of the device, it is easy to adjust the threshold of sensitivity of the device.

Линейность -преобразовани интенсивности светового потока в частоту сохран етс во всем диапазоне изменени интенсивности светового потока, начина сThe linearity of the conversion of the intensity of the light flux into a frequency is maintained over the entire range of changes in the intensity of the light flux, starting with

0 границы чувствительности, так как здесь обнуление интегратора осуществл етс лишь под воздействием импульсов с выхода компаратора 5, в отличие от известного устройства , где такое обнуление осуществл етс 0 limits of sensitivity, as here the reset of the integrator is carried out only under the influence of pulses from the output of the comparator 5, in contrast to the known device, where such zeroing is carried out

5 не только импульсами с выхода компаратора 5, но и импульсами генератора регулируемой частоты, что нарушает линейность преобразовани , особенно вблизи порога чувствительности.5 not only by pulses from the output of the comparator 5, but also by pulses of a variable frequency generator, which violates the linearity of the conversion, especially near the sensitivity threshold.

Claims

0 of the invention;

A photodetector containing a voltage source, the output of which is connected to the first input of a comparator, an integrator with a reset, a photoelectric transducer, Zlement OR, and a delay element, while the output of the comparator is, in order to improve linearity converting the intensity of the light flux into the pulse frequency, the second and third sources of the reference voltage, the second comparator, the operational amplifier, the capacitor and the electronic switch, you The second source of the reference voltage is connected to the first input of the second comparator, the output of the third source of reference voltage is connected to the second input of the second comparator, 0 a photoelectric converter including between the output of the third reference voltage source and the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which connected to the bus

5 zero potential, and the output - with the second input of the first comparator, the capacitor and the electronic switch are connected in parallel between the inverting input and the output of the operational amplifier, the element inputs

0 OR are connected to the outputs of the first and second comparators, and the output is via a delay element with the reset input of the integrator and the control input of the electronic key.

77/2

13th