Фотоэлектрическое устройство для измерения премещений

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик. (11) 602775

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 170475 (21) 2125137/25-28 с присоединением заявки лЬ (23) Приоритет (51) M. Кл,2

6 01 В 19/00

Гюррдйрртииикй 101Вти

Веввта Мимвстров ИВР аа дерев изебретанй . а еткрмтрй (43) Опубликовано 150478 Бюллетень %14 (5З) УДК 531.14 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 20.0378 (Щ вторы, . е. и. дорохов, н.A. èâàÿoâ, В. н. ломакин, и. и. некрасов, изобРетении - E. и „миронов, A.ï. покалюхин, ю. и. Федотов и . В.Ф.шереметов (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к измеритель,.ной технике, а именно к конструкциим устройств для измерения механических перемещений.

Известно фотоэлектрическое устрой- 5 ство для измерения перемещений, содержащее источник света, схему питания источника счета с регулятором тока и фоточувствительные элементы (lj-.

Это устройство является наиболее 10 близким по технической сущности к предлагаемому изобретению.

Недостаток известного устройства заключается в сравнительно низкой точности измерений, обусловленной нестабильностью его коэффициента передачи, характеризуемого суммарным фототоком всех фоточувствительных элементов.

Целью изобретения является повышение точности измерений. 20

Поставленная цель достигается за счет того, что описываемое устройство снабжено системой электрической ком- . пенсационной обратной связи, установ- . ленйой между блоком питания источника света и фоточувствительными элементами и состоящей из сумматора и схемы вычитания с внутрейним уменьшаемым сигналом, причем входы сумматора подключены к выходам фоточувствительных элементов, а выход — к схеме вычитания, подкпюченной к схеме питания источйика, света.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Фотоэлектрическое устройство для измерения перемещения содержит источник света 1, представляющий собой, например, арсенидгаллиевый инжекторный плоскостный диод, механическую диафрагму 2 с отверстием для пропускания света, объектив, выполненный в виде, например, шаровой линзы 3 (с оптической осью, проходящей через точку О в несмещенном и точку О в смещенном положениях}, позиционно-чувствительный фотоэлемент 4, состоящий из общего основания 5 со светочувствительным покрытием с вырезом, на котором в продольном направлении размещено два отдельных фоточувствительных элемента б и 7, источник 8 напряжения постоянного тока для перевода фоточувствительных элементов б и 7 в фотодиодный,режим работы, систему электрической компенсационной обратной связи, состоящей из сумматора 9 с резистором-потенциометром 10 и схемы 11 выбирания с уменьшаемым внутренним сигналам. схему разности, включающую дифференциаль602775 ные резисторы 12 и 13, источник напряжения постоянного тока, выполненный в виде, например, гальванической батареи 14 для питанйя схемы вычитания, переключатель 15 рода работы, индикатор 16 выходного сигнала и схему питания источника света.

Схема питания источника света содержит операционный усилитель напряжения с дифференциальным усилителем

l7 напряжения и резисторами 18, 19 и

20 и источники электропитания, выполненные в виде, например, гальванических батарей 21 и 22. Питание источника света осуществляется через регулятор тока, в состав которого входят источник постоянного напряжения, например гальваническая батарея 23, дифференциальный усилитель 24 напряжения, резистор 25 для ограничения выходного тока усилителя 24 и переменный резис- 20 тор 26 для регулировки смещения напряжения на входе усилителя 24.

Устройство работает следующим образом.

Объект 27,перемещение которого не- Я8 обходимо измерить, механически, например, с помощью клеевого соединения

28 соединяется с шаровой линзой 3.

B несмещенном положении линзы световое пятно (с центром в точке О ) З0 одинаково освещает оба фоточувствительных элемента 6 и 7 и фототокн, генерируемые указанными фотоэлементами, равны по величине. Смещение объектива и объекта в направлении от точки О до точки О смещает центр светового пятна на фотоэлементе 4 в точку О". В смещенном положении световое пятно уже по разному освещает фоточувствительные элементы. Разность световых пото- 40 ков, падающих на фоточувствительные элементы 6 и 7, определяет разность фотоэлектрических токов фоточувствительных элементов, которая, в свою очередь, является источником выходного сигнала, выделяемого с помощью схемы разности, состоящей из резистоРов

12 и 13.

Электрическая компенсационная обратная связь по суммарному фототоку фотоэлемента 4 обеспечивает стабилизацию яркости светового потока источника света 1. Сигнал напряжения обратной связи, определяемый суммой падения напряжений от протекания фототоков на резисторе-потенциометре 10 в схеме вычитания 11 с величиной ЭДС гальванической батареи 14, а сигнал их рассогласования, явчяющнйся входным сигналом лля операционного усилителя, воздействует через усилители, ()0

17 и 24 и, ограничительный резистор

25 на источник света 1.

При появлении сигнала рассогласования,например, положительной полярности на входе операционного усилителя, увеличивается рабочий ток питания инх.екторного диода (источник света 1), увеличивается яркость светового потока и увеличивается соответственно суммарный фототок позиционно-чувствительного фотоэлемента 4. Это, в свою очередь, приводит к пропорциональному увелйчению сигнала обратной связи, снимаемого с резистора-потенциометра

10. Поскольку при этом в схеме вычитания 11 данный сигнал вычитается из

ЭДС батареи. 14, на выходе схемы вычитания сигнал рассогласования уменьшается. При появлении сигнала рассогласования отрицательной полярности наблюдается обратная картина. Переключатель 15 рода работы позволяет отключить систему электрической компенсационной обратной связи что используется обычно для предварительной проверки работоспособности схемы.

Таким образом, введение в конструкцию устройства системы электрической компенсационной обратной связи, установленной между схемой питания источника света и фоточувствительными элементами, позволяет, поддерживая на заданном уровне величину суммарного фотоэлектрического тока позиционночувствительнога фотоэлемента, увеличить постоянство коэффициента передачи устройства, а следовательно, повысить точность измерений.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, питание источника света с регулятором тока и фоточувствительные элементы, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено системой электрической компенсационной обратной связи, установленной между блоком питания источника света и фоточувсствительными элементами и состоящей из сумматора и схемы вычитания с внутренним уменьшаемым сигналом, Причем входы сумматора подключены к выходам фоточувствительных элементов, а выход — к схеме вычитания, подключенной к схеме питания источника света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Control., чО(5, 949, р. 8184, fig 9, 1962.

Юикпд

Составитеаь О.Строганов

Техред 9.Чужк Корректор А.власенка

Редактор Н.Аристова

Заказ 1834/36 1ираж 872 .Подписное

gHHHtIH Государственного комитета Совета Иннистров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Уагород, ул. Проектная, 4