Преобразователь положения светового луча в электрический сигнал

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ЛУЧА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий источник постоянного напряжения, диэлектрическое основание, на.которое нанесен фотопроводящий слой, на -котором радиально расположены два ленточных резистивных слоя, концы которых снабжены омическими контактами, и расположенные концентрично проводящие подковообразные электроды, четные из которых контактируют с одним из ленточ-. ных резистивных слоев, причем центральный омический контакт одного ленточного резистивного слоя является выходом преобразователя, о т л ичающ .ийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введен токопроводящий слой, а ленточные резистивные слои расположены параллельно друг другу, их периферийные омические контакты подключены к выводам источника постоянного напряжения , а центральные омические контакты обоих ленточных резистивных слоев объединены, токопроводящий слой расО ) положен диаметрально противоположно ленточным резистйвным слоям и имеет электрический контакт с нечетными проводящими подковообразными электродами , четные из которых имеют также электрический контакт с другим ленточным резистйвным слоем, причем шина нулевого потенциала соеди-. нена с периферийным выводом токопроводящего слоя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 06 G 9/00, Н 01 Т 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ

»

»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 » (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ

СВЕТОВОГО ЛУЧА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

СИГНАЛ, содержащий источник постоянного напряжения, диэлектрическое основание, на.которое нанесен фотопроводящий слой, на .котором радиально расположены два ленточных резистивных слоя, концы которых снабжены омическими контактами, и расположенные концентрично проводящие подково(21) 3634546/24-24 (22) 08.08.83 (46) !5.12.84. Бюл. !(46 (72) А.П.Бушмин и В.В»Хайрюзов (71) Кубанский ордена Трудового

Красного Знамени сельскохозяйственный институт (53) 681.3(088.8) (56) 1. Свечников С.В. и др. Фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы. M., "Сов. радио", !

978, с. 156-157.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 322781, кл. С 06 К 9/00, 1970.

3.. Авторское свидетельство СССР

Р 788127, кл. G 06 G 9/00, 1978. образные электроды, четные из которых контактируют.с одним из ленточ-, ных резистивных слоев, причем центральный омический контакт одного ленточного резистивного слоя является выходом преобразователя, о т л ич а ю щ,и и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введен токопроводящий слой, а ленточные резистивные слои расположены параллельно друг другу, их периферийные омические контакты подключены к выводам источника постоянного напряжения, а центральные омические контакты обоих ленточных резистивных слоев объединены, токопроводящий слой расположен диаметрально противоположно ленточным резистивным слоям и имеет электрический контакт с нечетными проводящими подковообразными электродами, четные из которых имеют так же электрический контакт с другим ленточным резистивным слоем, причем шика нулевого потенциала соеди-. нена с периферийным выводом токопроводящего слоя.

1! 29631

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использова1 но в качестве позиционно-чувствительного датчика в системах слежения и ориентации.

Известны преобразователи положения светового луча в электрический сигнал, выполненные в виде различных конструкций фотопотенциометров и функциональных координатно-чувствительных фотопроводящих устройств.

f0 ми.

Известно также устройство, выполненное в виде полупроводниковой пластины, чувствительной к свету, на которую нанесены металлический кольцевой и центральный электроды, причем на полупроводниковой пластине внутри кольцевого электрода располо- 25 жен дополнительный электрод, выполненный в виде одного витка спирали

Архимеда, один конец которого соединен с кольцевым электродом, а другой через нагрузку — с источни- З0 ком пилообразного напряжения j2) .

Недостаток известного устройства — низкая точность преобразования.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь положения

35 светового луча в электрический сигнал, содержащий нанесенный на выполненное в виде диска диэлектрическое основание фотопроводящий слой

7 на котором диаметрально противоположно расположены резистивные слои, снабженные омическими контактами, и расположены контактирующие с резистивными слоями и фотопроводящим слоем проводящие подковообразные электроды, четные из которых имеют

45 контакт с одним из резистивньгс слоев, а нечетные — с другим, причем реэистивные слои включены в цепь источника питающего напряжения и нагрузочного элемента (3) .

Этот преобразователь позволяет осуществлять слежение эа точечными светящимися объектами и характеризуется более высокой точностью и функциональными возможностями. Одна- 55 ко с его помощью невозможно определять направление смещения луча относительно центра, так как при

Известен преобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, .на которую нанесен фоточувствительный слой, и гребенчатые электроды jig 15 Однако он не позволяет осуществлять слежение за точечными объектапереходе луча через нулевое положение выходной сигнал не изменяет Полярность. Это ограничивает информативную способность преобразователя.

Кроме того, преобразователь работает в токовом режиме, что приводит к дополнительной погрешности выходной характеристики, обусловленной неоднородностью распределения светового сопротивления по площади фотопроводящего слоя, а также воздействием дестабилизирующих факторов, таких как колебание температуры окружающей среды, освещенности объекта и других, что снижает точность преобразователя.

Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь положения светового луча в электрический сигнал, содержащий источник постоянного напряжения, диэлектрическое основание, на которое нанесен фотопроводящий слой, на котором радиально расположены два ленточных резистивных слоя, концы которых снабжены омическими контактами, и расположенные концентрично проводящие подковообразные электроды, четные из которых контактируют с одним из ленточных резистивных слоев, причем центральный омический контакт одного ленточного резистивного слоя является выходом. преобразователя, введен токопроводящий слой, а ленточные резистивные слои расположены параллельно друг другу, их периферийные омические контакты подключены к выводам источника .постоянного напряжения, а центральные омические контакты обоих ленточных резистивных слоев объединены, токопроводящий слой расположен диаметрально противоположно ленточным резистивным слоям и имеет электрический контакт с нечетными проводящими подковообразными электродами, четные из которых имеют также электрический контакт с другим ленточным резистивным слоем, причем шина нулевого потенциала соединена с периферийным выводом токопроводящего слоя, На чертеже схематически представлен преобразователь.

Преобразователь содержит нанесенный на выполненное в виде диска диэлектрическое основание 1 фотопро3 водящий слой 2, на котором расположены два ленточных резистивных слоя

3 и 4 каждый из которых контактирует с четными проводящими подковообразными электродами 5, диаметрально противоположно реэистивным слоям расположен токопроводящий слой 6, контактирующий с нечетными проводящими подковообразными электродами

7. Реэистивные слои 3 и 4 имеют омические контакты 8 — 10, один из которых расположен в центре, а другие на периферии фотопроводяще"

ro слоя 2. Омические контакты 8 и 9 соединены с источником питающего напряжения 11, а омический контакт

10 является выходом преобразователя и соединен с нагрузочным резистором 12. На чувствительную поверхность преобразователя проектируется световой луч 13 от объекта.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение от источника питания

11 подается на омические контакты

8 и 9 резистнвных слоев 3 и 4. При движении источника света в радиальI ном направлении световой зонд в виде проектируемого светового пятна

13 подключает к токопроводящему слою 6 через электроды 5 и 7 и заключенный между ними освещенный участок фотопроводящего слоя 2 участки резистивных слоев 3 либо 4, находящиеся под разными потенциалами. Амплитуда выходного напряжения .снимаемого с нагрузочного резистора 12, пропорциональна величине смещения светового зонда 13 относительно нулевого положения.

1129631 4

При положении светового пятна 13 в правой половине преобразователя полярность выходного напряжения положительная, а при положении в левой половине — отрицательна.

Пример. В качестве диэлектрического основания I использована пластина ситалла диаметром 38 мм, l0 на которую методом вакуумной сублимации наносился слой полупроводникового материала ©86 с последующим отжигом в активирующей шихте.

Затем через свободную маску методом термического испарения в вакууме наносились резистивные слои 3 и 4 металлосилицидного сплава, ширина которых составляла 2 мм. Заданная топология электродов совместно с токопроводящим слоем 5 и контактными площадками формировалась путем вакуумного напыления1п через контактную маску, которая изготавливалась фотолитографическим методом. Расстояние

25 между электродами и ширина электро дов составляла 100 мкм.

При испытании преобразователя световой зонд 13 создавался лампой накаливания посредством фокусирующей оптической системы. Диаметр зонда

2 мм, освещенность в зонде порядка

1000 лк. Сопротивление резистора нагрузки 1 мОм. Точность определения координаты светового зонда 13 при

35 этом составляла «+1,5X в пределах рабочего участка преобразователя, что и определяет-технико-экономичес. кую эффективность предложенного преобразователя.

1129631

Составитель Ю.Козлов

Редактор М.Циткина Техред А.Кикемеэей Корректор Л,Пилипенко

Заказ 9455/40 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4