Позиционно-чувствительное устройство

 

Изобретение относится к устройствам для прецизионного измерения координатного положения светового пучка. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения температурного дрейфа используемых электронных блоков. Цель достигается за счет поочередного подключения катодов 12 и 13 фотодиода (Ф) 1 через переключатели 5 и 6 к операционным усилителям (ОУ) 2 и 3 и наоборот. Выходные сигналы с ОУ 2 и 3 подключены к прямому и инверсному входам сумматора (С) 4. Это обеспечивает модуляцию полезного сигнала на выходе (С) 4, амплитуда которого пропорциональна смещению пучка относительно центра Ф 1. Сигнал, обусловленный температурным дрейфом, имеет постоянную составляющую и исключается из выходного сигнала разделительным элементом 8. 1 ил. Ю С

СОЮЗ СОВЕТСких

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4683393/25 .(22) 25.04.89 (46) 23,11.91. Бюл. t4 43 (72) Е.И.Чернов (53) 621.383 (088.8) (56) Алякишев С.А. и др. Леэерные опорные системы. — Электронные и газоразрядные приборы, вып. 7(498), — M. ЦНИИЭлектроника, 1977, с.51.

Себко С.E. и др. Фотоэлектронное устройство.для исследования угловых флуктуаций оптического излучения. — Приборы и техника эксперимента, 1977,. Q 1, с.207-.

210. (54) ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам для прецизионного измерения координат. Я2„„,1693396 А1 ного положения светового пучка. Цель изобретения — повышение точности за счет исключения температурного дрейфа используемых электронных блоков. Цель достигается за счет поочередногп подключения катодов 12 и 13 фотодиода (Ф) 1 через переключатели 5 и 6 к операционным усилителям (ОУ) 2 и 3 и наоборот. Выходные сигналы с ОУ 2 и 3 подключены к прямому и инверсному входам сумматора (С) 4, Это обеспечивает модуляцию полезного сигнала на выходе (С) 4, амплитуда которого пропорциональна смещению пучка относительно центра Ф 1, Сигнал, обусловленный температурным дрейфом, имеет постоянную составляющую и исключается из выходного сигнала разделительным элементом 8. 1 ил.

1693396

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для прецизионного измерения положения или смещения светового луча, Целью изобретения является повышение точности регистрации смещения светового пучка зэ счет устранения температурного дрейфа и погрешности вследствие изменения светового потока, На чертеже представлена структурная схема позиционно-чувствительного устройства, Устройство содержит двухэлементный координатный фотодиод 1 с общим анодом, подключенным к общей шине, операционные усилители 2 и 3, неинвертирующие входы которых подключены к общей шине, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора 4, два переключателя 5 и 6, генератор 7 тактовых импульсов, разделительный элемент 8 и синхронный детектор 9, Операционные усилители 2 и 3 охвачены логарифмической обратной связью 10 и 11, их инвертирующие входы подключены к выходам переключателей 5 и 6, причем первый вход переключателя 5 подключен к первому катоду 12 фотодиода 1 и к второму входу переключателя 6, первый вход которого подключен к 3 второму катоду 13 фотодиода 1 и к второму входу переключателя 5, управляющие входы переключателей 5,6 и синхронного детектора 9 подсоединены к выходу генератора 7 тактовых импульсов, выход сумматора 4 3 подключен через разделительный элемент 8 к входу синхронного детектора 9, Разделительным элементом может быть конденсатор, трансформатор, оптронная пара.

Устройство работает следующим абра- ч эом, Световой пучок, попадающий одновременно на два чувствительных элемента фотодиода 1, генерирует в них фототоки, величина каждого из которых пропорциональна величине светового потока, падающего на соответствующий элемент фотодиода 1, и зависит от смещения центра светового пучка относительно линии раздела элементов фотодиода. Фототоки катодов

12 и 13 фотодиода 1 при малых смещениях светового пучка cooTBBTGTBBHHo равны

10

1г

0л = -2 pr K ЛХ. (5) синхронном детекторе 9 преобразуется в постоянное напряжение, не зависящее от

45 температурного дрейфа напряжений смещения усилителей 2,3 и сумматора 4. Если коэффициенты передачи сумматора 4 или синхронного детектора 9 имею" разную температурную зависимость, обратную

50 рг,что обеспечивается использованием термореэистора в цепях их обратной связи, то крутизна изменения выходного сигнала также не будет зависеть от температуры, !

»=g e(1+K ), I»=g e(1-КЛХ), (1) где g — чувствительность элементов фотодиода;

Ф вЂ” световой поток, падающий на один элемент фотодиода 1 при совпадении центра светового пучка с линией раздела чувствительных элементов фотодиода;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяющий связь между смещением центра светового пучка относительно линии раздела элементов фотодиода 1 и изменением фототока элемента фотодиода.

Генератор 7 управляет состоянием переключателей 5 и 6. При одном состоянии переключателей 5 и 6 катод 12 фотодиода 1 подключен к инвертирующему входу усилителя 2, а катод 13 — к инвертирующему входу усилителя 3. При этом напряжения на выходах этих усилителей оказываются соответственно равными

02 =ipT !и (!!2Л!ч ),Uj =грт In (!13/!г ), (2) где pr — температуркый потенциал р — и-перехода логарифмируюгцего элемента 10(11). г! — обратный ток р — п-перехода логарифмирующего элемента 10(11)..

Напряжение на выходе сумматора 4 оказывается равным (при условии К ЛХ«1):

Ол1 =2 vK ЛХ. (3)

При другом состоянии переключателей

5,6 катод 12 оказывается подключенным к усилителю 3. а.катод 13 — к усилителю 2.

Напряжения на выходах усилителей при этом оказываются равными

02 =P7 !л (l13/IN), 03 = PT(IA !!2/IN). (4) Напряжение на сумматоре 4 становится равнь..

Таким образом, при периодическом поступлении тактовых импульсов с генератора

7 на выходе сумматора формируется переменный сигнал 2 K ЛХ который, проходя через разделительный элемент 8, в

Формула изобретения

Позиционно-чувствительное устройство, содержащее двухэлементный координатный.фотодиод с общим анодом, подключенным к общей шине, два операционных усилителя, неинвертирующие входы

16933 :36

Составитель Е. Маколкин

Редактор О. Хрипта Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 4068 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 которых подключены к общей шине, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены два переключателя, генератор тактовых импульсов, разделительный элемент и синхронный детектор, а между входами и выходами операционных усилителей включены логарифмир тощие элементы, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены соответственно к выходам первого и второго переключателей, причем первый вход первого переключателя подключен к первому катоду фотодиода и к второму входу второго переключателя, первый вход которого подключен к второму катоду фотодиода и к второму входу

5 первого переключателя, управляющие входы переключателей объединены с управляющим входом синхронного детектора и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выход сумматора через разде10 лительный элемент подключен к входу синхронного детектора, выход которого является выходом устройств