RU2043638C1 - Telemetering device power cell - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has illumination unit incorporating power supply, at least two light emitters, and two focusing rods, optical diodes, photoconverter, built up of photocell, optical diffuser in the form of concave light-diffusing screen with reflecting ring and cylindrical focusing rod, the latter being placed in center of photocell with diffusion screen above it, its convex surface facing photoconverter; side surface between them is covered with reflector; all components of unit are placed in metal screen provided with connector for load consuming electric current. Illumination unit and photoconverter are interconnected by light conductor meant to convey light energy to point of installation of photoconverter unit. EFFECT: enlarged functional capabilities. 2 cl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для электропитания различных телеметрических или других устройств от приемно-регистрирующего блока или блока управления и расположенных в объемах, где затруднено обслуживание источников питания, в том числе на высоковольтных платформах, в замкнутых объемах (как правило трудно-доступных) и т.д. The invention relates to measuring equipment and can be used to power various telemetry or other devices from the receiving and recording unit or control unit and located in volumes where it is difficult to service power sources, including on high-voltage platforms, in closed volumes (as a rule it is difficult to available), etc.

Известен источник электропитания оптоэлектронных устройств, расположенных в объемах, где затруднена зарядка или обслуживание источников питания, включающий преобразование электроэнергии в излучение спектральной области А, которое через оптический фильтр вводится в оптическое волокно. На приемной стороне устройства это излучение преобразуется фотоэлектрическим преобразователем в электрическую энергию, необходимую для питания электрической схемы передающей части оптоэлектронного устройства. Для этого на входах оптических приемопередатчиков на передающей и приемной частях оптоэлектронных устройств устанавливаются оптические фильтры, пропускающие передаваемые по этому же волокну, соответственно в спектральных областях В и С сигналы передаваемых и принимаемых данных. A known power source of optoelectronic devices located in volumes where it is difficult to charge or maintain power sources, including the conversion of electricity into radiation of spectral region A, which is introduced through an optical filter into an optical fiber. On the receiving side of the device, this radiation is converted by the photoelectric converter into the electrical energy necessary to power the electrical circuit of the transmitting part of the optoelectronic device. To do this, optical filters are installed at the inputs of optical transceivers on the transmitting and receiving parts of optoelectronic devices, which transmit signals transmitted and received through the same fiber, respectively, in the spectral regions B and C of the transmitted and received data.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является устройство передачи оптической энергии, по стандартному оптическому волокну с диаметром сердцевины от 150 до 300 мкм, к фотодиоду лазерного излучения с длиной волны от 0,7 до 1,7 мкм таким образом, что несколько лазеров запитывают отрезки оптоволокна, которые затем объединяются через согласующие устройства в общее передающее оптоволокно, а на приемном конце размещается аналогичная решетка из фотодиодов вольтаического типа. Недостаток прототипа низкая надежность работы обусловленная ограниченным диапазоном интенсивностей света, при которой еще возможно преобразование световой энергии в электрическую из-за термического разогрева полупроводникового фотоэлемента. The technical solution (prototype) closest to the invention is an optical energy transmission device, via a standard optical fiber with a core diameter of 150 to 300 μm, to a laser photodiode with a wavelength of 0.7 to 1.7 μm so that several lasers they feed segments of optical fiber, which are then combined through matching devices into a common transmitting optical fiber, and a similar array of voltaic type photodiodes is placed at the receiving end. The disadvantage of the prototype is the low reliability due to the limited range of light intensities, at which it is still possible to convert light energy into electrical energy due to thermal heating of the semiconductor photocell.

Цель изобретения повышение надежности и долговечности устройства. The purpose of the invention is to increase the reliability and durability of the device.

Сущность изобретения состоит в том, что в элементе питания устройств телеметрии, включающем оптическую цепь, содержащую последовательно оптически связанные по крайней мере один источник излучения, световод, устройство вывода излучения из световода и фотопреобразователь, устройство вывода излучения из световода выполнено в виде вогнутого сферического светорассеивающего отражателя и концентричного ему цилиндрического металлического отражателя. The essence of the invention lies in the fact that in the power element of the telemetry devices, including an optical circuit, containing at least optically coupled at least one radiation source, a fiber, a device for outputting radiation from a fiber and a photoconverter, the device for outputting radiation from a fiber is made in the form of a concave spherical light-scattering reflector and a concentric cylindrical metal reflector.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 узел фотопреобразователя, фронтальный разрез. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; in FIG. 2 photoconverter unit, frontal section.

На фиг. 1: 1 фокусирующие стержни; 2 светоизлучатели; 3 источник тока; 4 волоконно-оптический разветвитель; 5 световод; 6 фотопреобразователь. In FIG. 1: 1 focusing rods; 2 light emitters; 3 current source; 4 fiber optic splitter; 5 optical fiber; 6 photoconverter.

На фиг. 2: 1 фокусирующий стержень; 7 фотоэлемент; 8 металлический экран; 9 электроразъем; 10 сферический светорассеивающий отражатель; 11 цилиндрический металлический отражатель; 12 винты. In FIG. 2: 1 focusing rod; 7 photocell; 8 metal screen; 9 electrical connector; 10 spherical light diffusing reflector; 11 cylindrical metal reflector; 12 screws.

Элемент питания устройств телеметрии выполняется как составная часть телеметрического устройства и состоит из трех основных частей. Первая часть осветительная система, включающая, например, два светоизлучателя 2 и фокусирующих стержня 1, волоконно-оптический разветвитель 4 и источник тока 3. Вторая часть фотопреобразователь, включающий фокусирующий стержень 1, фотоэлемент 7, сферический светорассеивающий отражатель 10, цилиндрический металлический отражатель 11, металлический экран 8, электроразъем 9, винты 12. Третья часть световод 5. The power element of telemetry devices is performed as an integral part of a telemetry device and consists of three main parts. The first part is a lighting system, including, for example, twolight emitters 2 and focusingrods 1, a fiberoptic splitter 4 and acurrent source 3. The second part is a photoconverter including a focusingrod 1, aphotocell 7, a spherical light-diffusingreflector 10, acylindrical metal reflector 11,metal screen 8,electrical connector 9,screws 12. The third part of theoptical fiber 5.

При выключенном источнике тока 3 осветительной системы электрический ток на выходе фотопреобразователя отсутствует. When thecurrent source 3 of the lighting system is off, there is no electric current at the output of the photoconverter.

При поступлении напряжения на источник тока 3 свет от светоизлучателей 2 поступает на фокусирующие стержни 1 и дальше через волоконно-оптический разветвитель 4 по световоду 5 передается к фокусирующему стержню 1, входящему в состав блока фотопреобразователя. Затем свет попадает на сферический светорассеивающий отражатель 10, рассеиваясь на котором и отражаясь от цилиндрического металлического отражателя 11, попадает на фотоэлемент 7, где преобразуется в электрический ток. Электрический ток через электроразъем 9 передается телеметрическому или иному устройству, электропитание которого осуществляется. При этом за счет сферического светорассеивающего отражателя 10 и цилиндрического металлического отражателя 11 световой поток поступающий по световоду 5 равномерно распределяется по всей поверхности фотоэлемента 7, обеспечивая тем самым оптимальный термический режим его работы, а фотопреобразователь имеет приемлемые для практического использования массо-габаритные параметры. When voltage is supplied to thecurrent source 3, light from thelight emitters 2 enters thefocusing rods 1 and then passes through the fiberoptic splitter 4 through thelight guide 5 to thefocusing rod 1, which is part of the photoconverter unit. Then the light enters the spherical light-scatteringreflector 10, scattering on which and reflected from thecylindrical metal reflector 11, enters thephotocell 7, where it is converted into electric current. Electric current through theelectrical connector 9 is transmitted to a telemetry or other device, the power of which is carried out. In this case, due to the spherical light-scatteringreflector 10 and thecylindrical metal reflector 11, the light flux arriving through theoptical fiber 5 is evenly distributed over the entire surface of thephotocell 7, thereby ensuring the optimal thermal mode of its operation, and the photoconverter has mass-dimensional parameters acceptable for practical use.

Светоизлучатели, используемые в устройстве, могут быть объединены в группы, содержащие один или более светоизлучателей. Излучение от групп излучателей может быть передано по отдельному световоду к фотоэлектрическому блоку. При этом в фотопреобразующем блоке устанавливается несколько фокусирующих стержней, через которые оптическое излучение поступает на сферический светорассеивающий отражатель, цилиндрический металлический отражатель и на фотоэлемент. The light emitters used in the device can be combined into groups containing one or more light emitters. Radiation from groups of emitters can be transmitted through a separate fiber to the photovoltaic unit. At the same time, several focusing rods are installed in the photoconverting unit through which optical radiation enters the spherical light-scattering reflector, a cylindrical metal reflector, and the photocell.

Конструкция устройства дает возможность поместить все элементы фотопреобразователя в защитный экран, в том числе металлический. Тем самым исключается возможность воздействия на фотоэлемент различного рода дестабилизирующих факторов (электромагнитных наводок, загрязнений, влаги и т.д.), дополнительно повышая надежность его работы. The design of the device makes it possible to place all the elements of the photoconverter in a protective screen, including metal. This eliminates the possibility of exposure to the photocell of various kinds of destabilizing factors (electromagnetic interference, pollution, moisture, etc.), further increasing the reliability of its operation.

Claims (1)

Translated fromRussian

ЭЛЕМЕНТ ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВА ТЕЛЕМЕТРИИ, включающий последовательно расположенные и оптически связанные по крайней мере один источник излучения, световод, устройство вывода излучения из световода и фотопреобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности устройства, устройство вывода излучения из световода выполнено так, что содержит выходной торец световода, расположенный в центре первого основания полого кругового цилиндра, второе основание цилиндра выполнено в виде выпуклого отражающего рассеивающего зеркала, а внутренняя боковая поверхность цилиндра выполнена отражающей, при этом преобразователь выполнен в виде слоя фотопроводника и расположен внутри цилиндра на первом его основании. The power supply element of the telemetry device, including at least one radiation source sequentially located and optically coupled, a light guide, a radiation output device from the optical fiber and a photoconverter, characterized in that, in order to increase the reliability and durability of the device, the radiation output device from the optical fiber is made so that contains the output end of the fiber located in the center of the first base of the hollow circular cylinder, the second base of the cylinder is made in the form of a convex reflecting scattering mirror, and the inner side surface of the cylinder is made reflective, while the converter is made in the form of a layer of photoconductor and is located inside the cylinder on its first base.

Images