Оптоелектронний пристрій передачі і прийому дискретної інформації для розосереджених об’єктів

Оптоелектронний пристрій для передачі і прийому дискретної інформації для розосереджених об'єктів, що містить на передавальному боці функціонально з’єднані джерело оптичного випромінювання і генератор коливань, а на приймальному боці - фотоприймач, вихід якого приєднаний до входу селектора, який відрізняється тим, що він містить на передавальному боці контролюючі напівкомплекти з датчиками дискретної інформації по кількості контрольованих об'єктів, кожен датчик виконаний за схемою аналога лямбда-діода і містить першу комплементарну пару польових транзисторів з з'єднаними витоками, по два первинних перетворювачі з негативним коефіцієнтом опору, кожен з яких ввімкнений між затвором кожного польового транзистора і його стоком, і по два первинних перетворювачі з позитивним коефіцієнтом опору, кожен з яких ввімкнений між затвором польового транзистора з каналом провідності одного типу і стоком польового транзистора з каналом іншого типу, стік польового транзистора з каналом n-типу є анодом аналога лямбда-діода, який приєднаний до позитивної клеми першого джерела живлення, стік польового транзистора з каналом p-типу є катодом аналога лямбда-діода, кожний генератор коливань виконаний у вигляді RC-генератора заданої частоти, що містить другу комплементарну пару польових транзисторів, з'єднаних за схемою аналога лямбда-діода, і додатковий польовий транзистор з каналом n-типу, причому витоки транзисторів другої комплементарної пари з'єднані, а затвор кожного польового транзистора другої комплементарної пари з каналом одного типу з'єднаний із стоком польового транзистора з каналом іншого типу, стік польового транзистора з каналом n-типу є анодом аналога лямбда-діода генератора, а стік польового транзистора з каналом p-типу є катодом аналога лямбда 2 (19) 1 3 15719 4 льним входом лічильника імпульсів, виходи якого дання RS-тригера й входу установки нуля лічильз'єднані з відповідними входами дешифратора, ника імпульсів через кнопку установки диспетчервиходи якого з'єднані з відповідними входами інського напівкомплекту у вихідне положення підкдикатора, інверсний вихід RS-тригера з'єднаний з лючена до другого джерела живлення. виконавчим органом, а точка з'єднання входу ски Пристрій відноситься до області електротехніки і може бути використаний в системі зв'язку для розосереджених об'єктів через вільний простір. Відомий цифровий оптоелектронний передавач [А.с. 1647920, МКИ Н04В10/00 Цифровой оптоэлектронный передатчик, опубл. в Б.И. №17, 1991], що містить джерела опорного рівня, формувач імпульсів, ключі, напівпровідниковий випромінювач, підсилювач, фотодетектор, аналізатор наявності сигналу, пороговий елемент, вхід формувача імпульсів з'єднаний з управляючим входом першого ключа і є інформаційним входом пристрою, вихід випромінювача оптично зв'язаний з входом фото детектора і є виходом пристрою. Недоліком відомого пристрою є його нездатність приймати сигнали. Відомий також фотоприймач цифрової оптичної системи зв'язку [А.с. 1653168, МКИ Н04В10/06 Фотоприемник цифровой оптической связи, опубл. в Б.И. №20, 1991], що містить джерело зміщення, спільну шину, формувач строб-імпульсів і послідовно з'єднані фотодіод, підсилювач, коректор, блок стабілізації і пороговий блок, вихід якого є виходом пристрою, фільтр тактової величини і блок узгодження, вихід якого з'єднаний з входом формувача строб-імпульсів. Недоліком відомого пристрою є нездатність передавати сигнали. Відомий також термофотоелектронний пристрій пожежної телесигналізації [Пат. 3775А Україна МПК7 G08B17/12, G08B19/00. - Термофотоелектронний пристрій пожежної телесигналізації. Бюлетень Промислова власність. -2004. -№12], який містить джерело живлення, виконавчий орган, датчики по кількості контрольованих точок, кожен датчик виконаний за схемою аналога лямбда-діода і містить комплементарну пару польових транзисторів з об'єднаними витоками, по два фото діода, кожен з яких ввімкнений між затвором кожного польового транзистора і його стоком зустрічне полярності джерела живлення, і по два термочутливих елемента з позитивним коефіцієнтом опору, кожен з яких ввімкнений між затвором польового транзистора з каналом провідності одного типу і стоком польового транзистора з каналом іншого типу, стік польового транзистора з каналом n-типу, що є анодом аналога лямбда-діода, приєднаний до позитивної клеми джерела живлення, містить підсилювальний транзистор, емітер якого приєднаний до негативної клеми джерела живлення, а колектор через вхідні виводи виконавчого органу приєднаний до позитивної клеми джерела живлення, стік польового транзистора з каналом p-типу кожної комплементарної пари, що є катодом відповідного аналога лямбда-діода, че рез відповідний діод приєднаний до бази підсилювального транзистора. Недоліком відомого пристрою є його нездатність передавати сигнали між розосередженими об'єктами, які не зв'язані між собою проводами. Найбільш близьким за технічною сутністю до описаного вибрано пристій для передачі і прийому дискретної інформації по оптичному каналу із імпульсно-кодовою модуляцією [А.с. 1218904, МКИ Н04В10/00 Устройство для передачи и приема дискретной информации по оптическому каналу с импульсно-кодовой модуляцией, опубл. в БИ .№13, 1991], що містить на передаючому боці оптично зв'язані джерело оптичного випромінювання, генератор синхронізації, формувач інформаційного сигналу, а на прийомному боці аналізатор, оптично зв'язаний з першим фотоприймачем, лічильник, генератор прямокутних коливань, другий фотоприймач, оптично зв'язаний з другим входом аналізатора, вихід вирішувального блоку є виходом пристрою. Недоліком пристрою-найближчого аналогу є його складність і значне електроспоживання, що робить неможливим використання його для зв'язку через вільний простір з розосередженими об'єктами, які не мають централізованого електропостачання, наприклад між господарськими будівлями фермерського господарства і його офісом. В основу корисної моделі поставлена технічна задача створення оптоелектронного пристрою для передачі і прийому дискретної інформації для розосереджених об'єктів, в якому виконання датчиків на базі аналога лямбда-діода забезпечує видачу дискретного сигналу при досягненні опору одного з первинних перетворювачів порогової величини, включення до кожного контрольованого напівкомплекту RC-генератора, налагодженого на свою частоту, забезпечує телесигналізацію про спрацювання конкретного датчика дискретної інформації, наявність оптичного зв'язку між джерелом оптичного випромінювання контрольованого напівкомплекту з фотоприймачем диспетчерського напівкомплекту, забезпечує безпровідну телесигналізацію через вільний простір, а наявність селектора та індикатора забезпечує ідентифікацію і висвітлення цифрової індикації номера контрольованого напівкомплекту із спрацьованим датчиком дискретної інформації. Поставлена технічна задача досягається за рахунок того, що оптоелектронний пристрій для передачі і прийому дискретної інформації для розосереджених об'єктів, що містить на передаючому боці функціонально об'єднані джерело оптичного випромінювання і генератор коливань, а на прийомному боці фотоприймач, вихід якого приєднаний до входу селектора, містить на передаючо 5 15719 6 му боці контрольовані напівкомплекти з датчиками з джерелом оптичного випромінювання і є входом дискретної інформації по кількості контрольованих диспетчерського напівкомплекту, селектора, що об'єктів, кожен датчик виконаний за схемою аналомістить формувач імпульсів, який є входом селекга лямбда-діода і містить першу комплементарну тора, RS-тригер, одновібратор, елемент "І", посліпару польових транзисторів з об'єднаними витодовно з'єднані лічильник і дешифратор, індикатоками, по два первинних перетворювача з негативра, вихід фотоприймача приєднаний до входу ним коефіцієнтом опору, кожен з яких ввімкнений формувача імпульсів, вихід якого приєднаний до між затвором кожного польового транзистора і першого входу елемента "I" і настановного входу його стоком, і по два первинних перетворювача з RS-тригера, прямий вихід RS-тригера через однопозитивним коефіцієнтом опору, кожен з яких ввівібратор з'єднаний з другим входом елемента "І", мкнений між затвором польового транзистора з вихід якого з'єднаний з лічильним входом лічильканалом провідності одного типу і стоком польовоника імпульсів, виходи якого з'єднані з відповідниго транзистора з каналом іншого типу, стік польоми входами дешифратора, виходи якого з'єднані з вого транзистора з каналом n-типу є анодом анавідповідними входами індикатора, інверсний вихід лога лямбда-діода, який приєднаний до позитивної RS-тригера з'єднаний з виконавчим органом, а клеми першого джерела живлення, стік польового точка з'єднання входу скидання RS-тригера й вхотранзистора з каналом p-типу є катодом аналога ду установки нуля лічильника імпульсів через кнолямбда-діода, кожний генератор коливань виконапку установки диспетчерського напівкомплекту у ний у вигляді RC-генератора заданої частоти, що вихідне положення підключена до другого джеремістить другу комплементарну пару польових трала живлення. нзисторів, з'єднаних за схемою аналога лямбдаПопарне ввімкнення первинних перетворювадіода, і додатковий польовий транзистор з каначів із позитивним коефіцієнтом опору між затвором лом n-типу, причому витоки транзисторів другої кожного польового транзистора і стоком іншого комплементарної пари об'єднані, а затвор кожного польового транзистора першої комплементарної польового транзистора другої комплементарної пари і первинних перетворювачів із негативним пари з каналом одного типу з'єднаний із стоком коефіцієнтом опору між затвором кожного польопольового транзистора з каналом іншого типу, стік вого транзистора і його стоком забезпечує зменпольового транзистора з каналом n-типу є анодом шення струму відпливу датчиків до мізерної велианалога лямбда-діода генератора, а стік польовочини в черговому режимі і відкриття лямбда-діода го транзистора з каналом p-типу є катодом аналоза рахунок зсуву його вольтамперної характерисга лямбда-діода генератора, і додатковий польотики (ВАХ) вправо при зміні опору первинних певий транзистор з каналом n-типу, стік якого ретворювачів при виникненні анормального реприєднаний до катода свого датчика дискретної жиму. інформації, виток додаткового польового транзисВведення до кожного контрольованого напівтора приєднаний до анода аналога лямбда-діода комплекту RC-генератора, виконаного на базі другенератора, а затвор додаткового польового трангої комплементарної пари польових транзисторів, зистора приєднаний до першого виводу першого з'єднаних за схемою аналога лямбда-діода, і дозмінного резистора, у якого другий вивід і вивід даткового польового транзистора з каналом nдвижка об'єднані і приєднані до катода аналога типу, стік якого приєднаний до катода свого датчилямбда-діода генератора і до негативної клеми ка, і ввімкнення між затвором і витоком додатковопершого джерела живлення, між затвором і витого польового транзистора першого конденсатора ком додаткового польового транзистора ввімкнезабезпечує генерацію електричних коливань з ний перший конденсатор, кожне джерело оптичновласною частотою для кожного контрольованого го випромінювання, що є виходом напівкомплекту, частота яких в широких межах контрольованого напівкомплекту, містить функціоможе задаватися підбором параметрів першого нально об'єднані лазерний діод і фотодіод, який конденсатора і першого змінного резистора. катодом приєднаний до анода лазерного діода, Виконання джерела оптичного випромінюванпаралельно лазерному діоду приєднаний другий ня з лазерним діодом на виході, який є колекторконденсатор, анод лазерного діода приєднаний до ним навантаженням першого транзистора з канаанода датчика дискретної інформації і позитивної лом n-p-n типу, забезпечує формування оптичних клеми першого джерела живлення, катод лазерносигналів з частотою заданою RC-генератором, а го діода приєднаний до колектора першого транвведення струмообмежувального резистора обзистора з каналом n-p-n типу, емітер якого через межує струм через цей транзистор і разом з резирезистор приєднаний до негативної клеми першостором в емітерному колі забезпечують керований го джерела живлення, а база приєднана до колекрівень вхідної напруги, створюють умови для ротора" другого транзистора з каналом n-p-n типу та боти другого транзистора з каналом n-p-n типу. через струмообмежувальний резистор приєднана Ввімкнення другого змінного резистора послідо анода аналога лямбда-діода генератора, база довно з фотодіодом і приєднання точки їх з'єднандругого транзистора приєднана до анода фотодіоня до бази другого транзистора забезпечує регуда та до точки з'єднання першого виводу і виводу лювання припустимого рівня випромінювання движка другого змінного резистора, другий вивід лазерного діода і шунтування вхідного сигналу на другого змінного резистора і емітер другого транбезпечному рівні для лазерного діода. зистора об'єднані і спільною точкою приєднані до Наявність оптичного зв'язку між джерелом опнегативної клеми першого джерела живлення, а тичного випромінювання, що є виходом контрона прийомному боці містить диспетчерський напівльованого напівкомплекту, і фотоприймачем, який комплект із фотоприймача, який оптично зв'язаний є входом диспетчерського напівкомплекту, забез 7 15719 8 печує безпровідну передачу оптичних сигналів Фіг.3 - вольтамперна характеристика аналога лямчерез вільний простір від контрольованих об'єктів бда-діода; на Фіг.4 - часова діаграма роботи дисдо диспетчерського напівкомплекту. петчерського напівкомплекту. Приєднання селектора з формувачем імпульОптоелектронний пристрій для передачі і присів на вході і дешифратором на виході до виходу йому дискретної інформації для розосереджених фотоприймача забезпечує ідентифікацію контрооб'єктів містить контрольовані напівкомплекти 1, льованого напівкомплекту із спрацьованим датчипо кількості контрольованих об'єктів і диспетчерськом дискретної інформації. З'єднання входів індикий напівкомплект 2. катора з відповідними виходами дешифратора Кожен контрольований напівкомплект 1 утвозабезпечує цифрову індикацію номера контрольорений першим джерелом живлення 3 постійного ваного напівкомплекту із спрацьованим датчиком струму, датчиком 4 дискретної інформації, RCдискретної інформації. генератором 5 заданої частоти та джерелом 6 опПриєднання виконавчого органу до інверсного тичного випромінювання. виходу RS-тригера забезпечує його спрацювання Кожний датчик 4 дискретної інформації викопри появі сигналу від будь-якого контрольованого наний за схемою аналога лямбда-діода і містить напівкомплекту. Підключення точки з'єднання вхопершу комплементарну пару польових транзистоду скидання RS-тригера й входу установки нуля рів 7, 8 з об'єднаними витоками, по два елементи лічильника імпульсів через кнопку до другого дже9, 10 з негативним коефіцієнтом опору (наприклад, рела живлення забезпечує установку диспетчерфоторезистори), кожен з яких ввімкнений між заського напівкомплекту у вихідне положення. твором кожного польового транзистора і його стоВиконання датчиків дискретної інформації і ком, і по два елементи 11, 12 з позитивним коефіRC-генераторів на базі аналогів лямбда-діода, які цієнтом опору (наприклад, позистори), кожен з в черговому режимі знаходяться в закритому стані, яких ввімкнений між затвором польового транзисзабезпечує енергоекономічність пристрою і викотора з каналом провідності одного типу і стоком ристання його для зв'язку через вільний простір з польового транзистора з каналом іншого типу. Стік розосередженими об'єктами, які не мають центрапольового транзистора 7 з каналом n-типу є анолізованого електропостачання, наприклад між госдом аналога лямбда-діода і анодом датчика 4 дисподарськими будівлями фермерського господарскретної інформації, який приєднаний до позитивної тва і його офісом. клеми джерела живлення 3 контрольованого напіПриєднання другого конденсатора паралельно вкомплекту 1, стік польового транзистора 8 з каналазерному діоду згладжує перехідні процеси при лом p-типу є катодом аналога лямбда-діода і кайого комутації, за рахунок чого підвищується натодом датчика 4 дискретної інформації. дійність роботи пристрою. Кожний RC-генератор 5 містить аналог лямбТаким чином запропонована корисна модель да-діода 13 у вигляді другої комплементарної пари реагує на виникнення анормального режиму на польових транзисторів 14, 15, з'єднаних за схемою контрольованому об'єкті, наприклад пожежі (висоаналога лямбда-діода, додатковий польовий транка температура і/або поява полум'я), при незначзистор 16 з каналом n-типу, стік якого приєднаний ному електроспоживанні датчиків ъ черговому до катода датчика 4, затвор приєднаний до першорежимі, підключення до кожного датчика RCго виводу першого змінного резистора 17, у якого генератора, налагодженого на свою частоту, задругий вивід і вивід движка 18 приєднані до катода безпечує телесигналізацію від контрольованого аналога лямбда-діода 13 RC-генератора 5 і до напівкомплекту із спрацьованим датчиком, наявнегативної клеми першого джерела живлення 3 ність джерела оптичного випромінювання з лазерконтрольованого напівкомплекту 1, між затвором і ним діодом на виході, який оптично зв'язаний з витоком додаткового польового транзистора 16 фотоприймачем, забезпечує безпровідну передаввімкнений перший конденсатор 19, анод аналога чу сигналу через вільний простір на пристойну лямбда-діода 13 приєднаний до витоку додаткововідстань до диспетчерського напівкомплекту, наяго польового транзистора 16. вність селектора з формувачем імпульсів на вході Кожне джерело 6 оптичного випромінювання і дешифратором на виході .забезпечує ідентифімістить функціонально об'єднані лазерний діод 20 кацію контрольованого комплекту із спрацьованим і фотодіод 21. Фотодіод 21 катодом приєднаний до датчиком, а наявність індикатора забезпечує вианода лазерного діода 20. Паралельно лазерному світлення цифрової індикації номера цього контдіоду 20 приєднаний -другий конденсатор 22, а рольованого напівкомплекту, що дозволяє викорианод лазерного діода 20 приєднаний до анода стовувати його для зв'язку через вільний простір з датчика 4 та до позитивної клеми першого джерерозосередженими об'єктами, які не мають централа живлення 3 контрольованого напівкомплекту 1, лізованого електропостачання, наприклад між госкатод лазерного діода 20 приєднаний до колектоподарськими будівлями фермерського господарсра першого транзистора 23 з каналом n-p-n типу, тва і його офісом. емітер якого через резистор 24 приєднаний до Технічна сутність і принцип роботи запропононегативної клеми першого джерела живлення 3 ваного оптоелектронного пристрою для передачі і контрольованого напівкомплекту 1, а база приєдприйому дискретної інформації для розосередженана до колектора другого транзистора 25 з кананих об'єктів пояснюється графічним матеріалом: лом n-p-n типу та через струм о обмежу вальний на Фіг.1 подана блок-схема оптоелектронного прирезистор 26 приєднана до анода аналога лямбдастрою для передачі і прийому дискретної інфордіода 13. База другого транзистора 25 приєднана мації для розосереджених об'єктів; на Фіг.2 - приндо анода фотодіода 21 та до точки з'єднання перципова схема контрольованого напівкомплекту; на шого виводу і виводу движка 27 другого змінного 9 15719 10 резистора 28, другий вивід другого змінного резис12. При зменшенні величини, опору первинних тора 28 з'єднаний з емітером другого транзистора перетворювачів 9, 10 та (або) збільшенні величини 25, а їхня точка з'єднання приєднана до негативної опорів первинних перетворювачів 11, 12 співвідклеми першого джерела живлення З контрольованошення R9 / R11 R10 / R12 зменшується і ВАХ ного напівкомплекту 1. аналога лямбда-діода зміщається вправо (на Фіг.3 Диспетчерський напівкомплект 2 містить друге - пунктирна крива 45). джерело, живлення 29, фотоприймач 30, який опВ черговому режимі, наприклад, при відсутнотично зв'язаний з джерелом 6 оптичного випромісті пожежі, опір первинних перетворювачів 9, 10 з нювання, селектор 31, індикатор 32. негативним коефіцієнтом опору (фоторезисторів) Селектор 31 містить формувач імпульсів 33, великий, а опір первинних перетворювачів 11, 12 з який є входом селектора 31, RS-тригер 34, одновіпозитивним коефіцієнтом опору (позисторів) набратор 35, елемент "І" 36, послідовно з'єднані лівпаки - незначний, вольтамперна характеристика чильник 37 і дешифратор 38, Вихід фотоприймача ОАВ аналога лямбда-діода датчика 4 займає ліве 30, який є входом диспетчерського напівкомплекту положення (на Фіг.4 - суцільна крива 44), і через 2, приєднаний до входу формувача імпульсів 33, комплементарну пару польових транзисторів 7, 8, вихід якого приєднаний до першого входу елеменввімкнених за схемою аналога лямбда-діода, та "І" 36 і настановного входу RS-тригера 34, пряструм практично не протікає. При цьому RCмий вихід якого через одновібратор 35 з'єднаний з генератор 5 імпульсів не виробляє і джерело 6 другим входом елемента "І" 36, вихід якого з'єднаоптичних імпульсів не випромінює. ний з лічильним входом лічильника імпульсів 37, При виникненні пожежі в будь-якому контровиходи якого з'єднані з відповідними входами дельованому об'єкті опір позисторів 11, 12, які вхошифратора 38, виходи якого з'єднані з відповіднидять до складу відповідного датчика 4 дискретної ми входами індикатора 32. Інверсний вихід RSінформації, збільшується, а при появі інфрачервотригера 34 з'єднаний з виконавчим органом 39. ного випромінювання відкритого полум'я опір фоЯкщо число контрольованих об'єктів більше торезисторів 9, 10 навпаки - зменшується. Тому дев'яти, то селектор 21 додатково містить функціВАХ аналога лямбда-діода датчика 4 в будь-якому онально з'єднані додатковий лічильник імпульсів випадку зміщається вправо (на Фіг.3 - пунктирна 40 і додатковий дешифратор 41, виходи якого крива 45), і аналог лямбда-діода датчика 4 відкриприєднані до додаткового індикатор 42. Входи вається. При цьому перший конденсатор 19 RCустановки нуля лічильників імпульсів 37.40 і вхід генератора 5 розряджений, додатковий польовий скидання RS-тригера 34 з'єднані між собою і через транзистор 16 відкритий, і вся напруга надходить кнопку 43 установки пристрою у вихідне положенна аналог лямбда-діода 13, у результаті чого він ня приєднані до другого джерела живлення 29. закритий. На виході RC-генератора 5 буде напруга Вольтамперні характеристики (на Фіг.3) аналоблизька за величиною до напруги живлення Uпр. У га лямбда-діода сформовані, добором параметрів такому стані починається зарядка першого конкомплементарної пари польових транзисторів 7, 8, денсатора 19. По мірі зарядки першого конденсаі первинних перетворювачів 9, 10, 11, 12. Віднотора 19 додатковий польовий транзистор 16 зашення величин опорів елементів 9, 10, 11, 12 покривається й плавно відкривається аналог винно задовольняти умові лямбда-діода 13. Вихідна напруга RC-генератора R9 / R11 R10 / R12 . 5 падає практично до нуля. Після цього починаЧим менше це співвідношення, тим ширша осється розрядка першого конденсатора 19 через нова ВАХ. перший змінний резистор 17. Додатковий польоПристрій працює таким чином. вий транзистор 16 відкривається, а аналог лямбХарактеристика ОАВ містить ділянку ОА з пода-діода 13 знову закриється й процес повторюзитивним диференціальним опором,, властивим ється. Оскільки то додатковий транзистор 16, то звичайному діоду, і ділянку АВ з негативним дилямбда-діод 13 по черзі закриваються, то RCференціальним опором, як у тунельного діода (на генератор 5 є досить економічним. Частота колиФіг.3 - суцільна крива 44). З ростом прикладеної до вань RC-генератора 5 задається підбором паралямбда-діода напруги позитивної полярності струм метрів першого конденсатора 19 й першого змінспочатку зростає, в точці А при деякій напрузі UA ного резистора 17. Коливання заданої частоти RCвін досягає максимального значення, а потім змегенератора 5 надходять на вхід джерела 6 оптичншується. При напрузі UB, рівній сумі напруг ного випромінювання. При цьому із заданою часпольових транзисторів 7, 8 обидва транзистори 7, тотою починається відкриття першого транзистора 8 закриваються, і струм лямбда-діода зменшуєть23, що призводить до підключення лазерного діося до мізерної величини. При подальшому збільда 20 до першого джерела живлення 3. Внаслідок шенні напруги лямбда-діод залишається в закричого лазерний діод 20, направлений на фотоприйтому стані аж до збільшення напруги до величини мач 30, посилає імпульси оптичного випромінюпробою Uпр. Якщо величину струму обмежити кільвання. кома міліамперами, то пробій стане відновлюваВиконання джерела 6 оптичного випромінюним і не пошкодить польових транзисторів 7, 8. вання з лазерним діодом 20 на виході, який є коЗвичайно ж вибирають напругу живлення Uж менлекторним навантаженням першого транзистора шою від напруги пробою Uпр (Uж