Позиционно-чувствительный датчик оптического излучения

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона позиционно-чувствительного датчика на основе преобразователей ток-нап (ПТН). Позиционно-чувствительный датчик оптического излучения содержит четырехквадрантный фотоприемник и блок электроники, включающий в себя пять ПТН, суммарно-разностное устройство, инвертор и четыре резистора, подключенных с выхода инвертора к входам четырех ПТН, причем величина резисторов в четыре раза превышает коэффициент преобразования пятого ПТН. 1 ил.

ССНОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ(УБЛИК (19) (1!) Ц1) С 01 Z 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП(РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369548/3 1-25 (22) 28. 10.87 (46) 30. 10,90. Бюл. р 40 (71) Одесский государственный унив ерошит ет им. И; И . Мечникова (72) В.М. Гримблатов, В,В. Калугин, В.И. Кравченко, E. Г. Левченко и А.В. Трофимов (53) 621.383 (088.8) (56) Кравцов Н.В., Стрельников 10.В.

Позиционно-чувствительные датчики следящих систем. М.: Наука, 1969, с. 29-33.

Па влиши н, В еб ер, Диг нэм. Двухлучевой датчик отклонения лазерного пучка. — Приборы для научных исследований, 1985, »:" 9, с. 57-60. (54) ПОЗИ11ИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЬЙ ДАТИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в следящих и контрольно-измерительных системах на основе" позиционных фотодиодов.

Цель изобретения — расширение динамич еского диапа эона датчика .

На чертеже представлена функциональная схема датчика, Датчик состоит из четырехквадрантного фотоприемника 1, фотодиоды l . 11 ° 4 которого соединены с входами пре-. образователей ток - напряжение (ПТН)

2-5. Сигналы с выходов ПТН 2-5 поступают на входы суммарно-разностного устройства б, формирующего позиционные сигналы.

ЧИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, Цель изобретения — расширение динамического диапазона позиционно-чувствительного датчика ня основе преобразо— вателей ток — напряжение (ПТН) . Позиционно-чувствительный датчик оптического излучения содержит четырехквадрантный фотоприемник и блок электроники, .включающий в себя пять ПТН, суммарно-раэностное устройство, инвертор и четыре резистора, подключенные с выходя инвертора к входам четырех ПТН, причем величина резисторов в четыре раза превышает коэффициент преобразования пятого ПТН. 1 ил.

Общая подложка фотодиодов подклю-" чена к входу пятого ПТН 7, выход которого подключен к входу инвертора 8 напряжения, а выход инверторя 8 через резисторы 9-12 подключен кфотодиодам 1 . 1-1 . 4, прич ем н оми налы р езисторов 9-12 в четыре раза превышают номинал резистора пятого ПТН, а номинал этого резистора, в свою очередь, выбираются достаточно малым с целью обеспечения работоспособнос-г ти ПТН 7 во всем динамическом диапазоне.

Устройство работает следующим образом.

На вход каждого из ПТН ?-5 поступает ток, генерируемый соответству1603200 ющнм из фотодиодов 1.1-1.4 фотоприемника 1. Через резисторы 9-12 иа входы ПТН 2-5 соответственно поступает ток, равный по величине среднему. значению тока всех фотодиодов фотоприемника 1, а по направлению обрат- ный ему.

Вследствие этого каждый из преобразователей 2-5 преобразует только ток разности током соответствующего из фотодиодов 1.1 — 1..4 и таком, равным среднему значению тока всех фо- ; тодиодов, 4

Ток подложки фотодиодов,I =,5 Т

Ь где Т« — ток i-ro фотодиода фотоприемника 1.

Для всех ПТН 2-5 и 7 справедливо соотношение U бы„= -Х К, где 0 зых— выходные напряжения ПТН; I „- входные токи ПТН; R - номиналы резисторов в цепях обратной связи ПТН (К

R)þ К4 т. R þ R7) °

Для пятого ПТН 7 напряжение на выходе принимает значение Пеых 7 =

Ч

R7 - R7 °

1 1 « Сигнал.на выходе инвертора 8

ЦИ,б = «Е- I Rl, 6

С учетом того, что R .= К«о=

= R «« = К e = 4R» и потенциалы на входах ПТН равны нулю, токи компенсации на входах ПТН 2-5 принимают значение 41

« ° I; R7

I хомп 4Rq 4R7 4

Таким образом, ток компенсации, возникающий в каждом из ПТН 2-5 равен среднему значению токов всех фотодиодов фотоприемника 1 и имеет обратное им направление, т.е. каждый из ПТН 2-5 преобразует ток

1 6 .Реализация устройства по приведенной схеме позволяет исключить из преобразования ПТН 2-5 постоянную токовую составляющую, не несущую инфорации о положении энергетического центра тяжести регистрируемого излучения, что расширяет дийамический диапазон работы датчика. При этом оп тимальным соотношением номиналов резисторов ПТН 2-5 и 7 R = R> = R+ = г

= R и К7 является равенство его отношению динамических диапазонов фотодиодов и ПТН.

Формула изобретения

Позиционно-чувствительный датчик оптич еского излучения, содержащий четыр ехквадрантный фотоприемник, выполненный на основе четырех фотодиодов на общей подложке, четыре преобразователя ток — напряжение с одинаковыми коэффициентами преобразования и суммарно-раэностное устройство, при этом выходы фотодиодов подключены к входам преобразователей ток - напряжение, выходы которых под30 ключены к суммарно-разностному устройству, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона датчика, в него введены пятый преобразователь ток— напряжение, инвертор и четыре резис.З5 тора, . причем выход подложки фотодиодов подключен к входу пятого преобразователя ток — напряжение, выход которого подключен к входу инвертора, выход инвертора через че40 т ре резистора под ючен соответственно к входам каждого из четырех преобразователей ток — напряжение, при этом номинал каждого введенного резистора в четыре раза превьппает коэффициент преобразования пятого преобразователя ток — напряжение. 1603 200

Составитель Е. Маколкин

Техред М.Дидык Корректор А. Осауленко

Редактор А. Огар

Тираж 429

Заказ 3377

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101