Преобразователь перемещения в код

 

О Il И С A H И Е 643942

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Coes Советских

Социалистических

Республик. К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Я) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 11.7 6 (21) 2420417/18-24

2 (5»} М, Кл

9 08 С 9/06 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гаеударстаеинмй комитет

СССР

lIo делам ивебрвтвний н аткрытнй

Опубликовано25,01.79. Бюллетень № 3

Ф

Дата опубликования описания28 01,79 (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения огпанович, П. В. Зприлюк и С. В, Свечников Г

Ц:» ,c @ Ъ (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к функциональным схемам фотоэлектрических датчиков положения, и может быть иснольаовано для измерения перемещения границы темной и светлой областей в технологических высокотемпературных процессах, например в выращивании кристалла из расплава, и в других процессах, где имеются самосветящиеся объекты контроля, связь с которыми возможна лишь оптическим путем.

Щ

Работа фотоэлектрических датчиков положения основана на явлении фотопроводнмости, т,е, на изменении электропроводности полупроводников под действием излуче.. Ния : тэ

Известные фотоэлектрические цифровые датчики положения, содержащие источник света; кодирующую маску, фотоприемник с цел вой диафрагмой и электронный блок f т ),: требуют механического контакта с контролируемым объектом, либо установки на контро- > лируемом объекте зеркала или диафрагмы, Поэтому они не могут бить использованы для измерения перемещенивт темной, и светлой областей.

Известны фотоэлек ерические аналоговые датчики положения полубесконечного светового поля, содержащие объектив, позиционно-чувствительный аналоговый фотоприемник, выполненный в виде нанесенной на подложку светочувствительной площадки с двумя электродами, к измерительную цепь I2).

Иедостатком этих датчиков является значительная погрешность преобразования за счет яркости свечения контролируемого объекта во времени, а также за счет собст- венного дрейфа позиционного-чувствительного аналогового фотоприемника.

Один из этих недостатков, а именно погрешность аа счет собственного дрейфа фотоприемника, устранен .в наиболее близком по технической сущности к заявляемому техническому решению преобразователе иеремещения, содержащий объектив и фотоприемники с электродами, соединенными с измерительным блоком f3)

Однако, этот датчик за счет изменения яр кости свечейня контролируемого объекта во времени имеет погрешность "преобразования не менее 2е е.

Целью данного изобретения является по. вышение точности преобразования. °

643942

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе перемещения в код фотоприемник выполнен в виде расположенных между электродами дискретных дорожек с чередующимися чувствительными и нечувствительными к световому потоку ячейками, причем дорожки одноГо разряда сдвинуты относительно друг друга так, что чувствительные ячейки одной дорожки расположены против нечувствительных ячеек другой, а измерительный блок выполнен из параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных дифференциальных цепочек и усилителей, выходы которых подключены к триггеру.

На приведенном чертеже изображена функциональная схема преобразователя пер ем еще ни я в код.

Предлагаемый преобразователь перемещения в код содержит измерительный блок 1, объектив (на чертеже не показан), фотоприемник 2, расположенный за объективом и выполненный в виде дискретных фоточувствительных дорожек, представляющих собой чередование ячеек 3, чувствительных к световому потоку, и ячеек 4, нечувствительных к световому потоку, с электродами 5, расположенными на границе дискретных фоточувствительных дорожек. Для реализации п-разрядного кода необходимо 2п дорожек, причем дорожки одного разряда сдвинуты относительно друг друга таким образом, что чувствительные ячейки 3 одной дорожки расположены против нечувствительных ячеек 4 другой. Количество ячеек младшего разряда зависит от требуемой точности преобразования положения в код, а количество ячеек старших разрядов зависит от вида выбранного кода.

Фотоприемник 2 укреплен таким образом, что фоточувствительные дорожки перпендикулярны к определяемой границе светового поля.

Посредством электродов 5 (в количестве

2п+ 1) и измерительного блока 1, содержащего нагрузочные резисторы 6 (в количестве n) и источники питания 7 и 8 (в количестве 2), осуществляется попарно дифференциальное включение дискретных фоточувствительных дорожек, реализующих п разрядов кода. Измерительный блок 1 также содержит дифференцирующие цепочки 9 и 10, усилители 11 и 12, триггер 13.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Изображение контролируемого объекта с помощью объектива проецируется на плоскость пленочного фотоприемника 2 в виде границы светлой и темной областей. На нагрузочном резисторе 6, общем для двух дискретных фоточувствительных дорожек, рейлизующих один разряд, токи с первой и второй дорожек вычитаются. Если число освещенных чувствительных к световому потоку ячеек 3 одной дорожки равно числу освещенных

55 зуемо для технологии фотолитографии на фоторезисторных планках CdS, CdSe, то точность датчика составит 0,1%.

Таким образом, наличие в измерительном блоке фотоэлектрического датчика положения, содержащего объектив и пленочный фотоприемник с электродами, связанными с измерительным блоком, дифференцирующих цепочек, усилителей, триггера и выполнение фотоприемника в виде расположенных между токоведущими электродами дискретных фоточувствительных дорожек с чередующимися чувствительными и нечувствительными к световому потоку ячейками со сдвигом дорожек одного разряда относительного друг друга таким образом, что чувствительные ячейки одной дорожки расположены против нечувствительных ячеек другой, позволило представить перемещение границы темной чувствительных к световому потоку ячеек 3 второй дорожки этого же разряда, то на общем нагрузочном резисторе 6 этого разряда ток будет отсутствовать.

При смещении границы светового поля на ширину одной ячейки число освещенных чувствительных к световому потоку ячеек 3 одной дорожки будет отличаться от числа освещенных чувствительных к световому потоку ячеек 3 другой дорожки, реализуюшей тот же разряд, на единицу. В результате на нагрузочном резисторе 6, общем для двух дорожек, появится сигнал.

Смещение границы темной и светлой областей будет вызывать появление на нагру15 зочном резисторе 6 периодической серии прямоугольных импульсов положительной полярности.

Эти импульсы поступают на дифференцирующие цепочки 9 и 10, а затем соответственно на усилители 11 и 12. Усилитель 11 усиливает положительные импульсы, поступившие с дифференцирующей цепочки 9 в результате дифференцирования передних импульсов на нагрузочном резисторе 6. Усилитель 12 усиливает отрицательные импульсы, поступающие с дифференцирующей цепочки

10 в результате дифференцирования задних ,фронтов импульсов на нагрузочном резис торе 6.

Импульсы с усилителей 11 и 12 поступают соответственно на нулевой и единичный входы триггера 13, устанавливая его в состояние «О» или «1».

Так как ширина ячеек (шаг квантования) каждого разряда различны, то каждому линейному положению границы темной и светлой областей соответствует вполне определенная кодовая комбинация на выходе триггера 13.

Теоретически достижимая точность преобразования предлагаемого фотоэлектрического датчика положения определяется чис4р лом ячеек младшего разряда.

Если количество ячеек младшего разряда выбрать равным 10, что вполне реали643942

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий объектив и фотоприемник с электродами, соединенными с измерительным блоком, отличающийся тем, что, с целью повыше- 1О ния точности преобразования, фотоприемник выполнен в виде расположенных между электродами дискретных дорожек с чередующимися чувствительными и нечувствительными к световому потоку ячейками, причем дорожки одного разряда сдвинуты друг отно- 15 сительно друга так, что чувствительные ячейСоставитель И. Назаркина

Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 709 Г1одписное

Редактор Д. Мепуришвили

Заказ 8029/47

11НИИПИ Государственного ком нтета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, +-35, Раушская наб. д, 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4! и светлой областей в цифровой форме и повысить точность преобразования до 0,1%. ки одной дорожки расположены протйв нечувствительных ячеек другой, а измерительный блок выполнен из параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных дифференцирующих цепочек и усилителей; выходы которых подключены к триггеру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 430420, кл. G 08 С 9/06, 02.02.73.

2. Авторское свидетельство СССР № 387412, кл. G 08 С 9/06, 05.03.70.

3. Журнал «Полупроводниковая техника и микроэлектроника», № 8, 1972, i. 93, рис. 4б.