Фотодатчик

 

(11) 827984

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.79 (21) 2784264, 18-25 с присоединением заявки № (51) M. Кл. б 01 144

1осударствеииый комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (53) УДК 621.383 (088.8) по лелам изобретеиии и открытий (72) Автор изобретения А. В. Полунин (71) Заявитель Белорусский филиал Государственного научно-исследовательского энергетического института им. Г. М. Кржижановского (54) ФОТОДАТЧ И К функ30

Изобретение относится к области регистрации и обработки электромагнитного излучения в оптическом диапазоне длин волн и может быть применено для контроля направления оптических лучей, например от- 5 раженных солнечных лучей от гелиостата к приемнику излучения в солнечных энергетических установках.

Известен фотодатчик, содержащий четырехквадрантный фотоприемник, противопо- 10 ложные фотоэлементы которого связаны с различными входами дифференциальных усилителей (1). В данном фотодатчике теряется информация о мощности светового потока. 15

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотодатчик, содержащий четырехквадрантный фотоприемник, противоположные фотоэлементы которого связаны с различными входами 20 дифференциальных усилителей и последовательно с пороговыми элементами и исполнительными блоками на выходе (2).

Недостатком фотодатчика являются ограниченные функциональные возможности, 25 так как часто одновременно с измерением координат светового пятна необходимо измерять и световой поток.

Цель изобретения — расширение циональных возможностей.

Для достижения этой цели в предложенный фотодатчнк, содержащий четырехквадрантный фотоприемник, противоположные фотоэлементы которого связаны с различными входами дифференциальных усилителей с пороговыми элементами и исполнительными блоками на выходе, дополнительно введены расположенный в центре четырехквадрантного фотоприемника фотоэлемент, связанный с входом дифференциального усилителя и последовательно с пороговым элементом, схема ИЛИ вЂ” НЕ, инвертор, два диода, включенные каждый последовательно с инвертором, включенным между выходом основного порогового элемента и одним из входов схемы ИЛИ вЂ” НЕ каждый. Выход всех пороговых элементов связан с соответствующим входом схемы

ИЛИ вЂ” НЕ.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит оптический блок 1, пластину 2 с крестообразно расположенными прямоугольными фотоэлементами 3 — 6.

B центре расположен квадратный фотоэлемент 7. Противолежащие фотоэлементы

3 — 4 соединены по дифференциальной схеме и подключены к соответствующим входам операционных усилителей 8 и 9, а фотоэлемент 7 подключен к операционному

827984 усилителю 10. Выходы усилителей 8, 9 подключены к пороговым элементам 11, 12, срабатывающим как при положительной, так и при отрицательной величине сигнала, а усилитель 10 подключен к пороговому элементу 13. Выходы пороговых элементов 11 и 12 соответственно подключены непосредственно к входам логического элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 14 и через встречно включенные диоды 15 и 16 и инвертирующие повторители напряжения 17 и 18. Выход порогового элемента 13 непосредственно подключен на вход элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14. Кроме того, выходы пороговых элементов 11, 12 подключены также к исполнительным блокам 19, 20.

Устройство работает следующим образом.

При фокусировке светового пятна в центре сигнал от фотоэлементов 3, 5 и 4, 6 равен нулю, а от центрального фотоэлемента

7 — величине, большей, чем порог срабатывания элемента 13. Установка выбирается из условия нечувствительности фотоэлемента 7 к фоновым засветкам. На выходные сигналы фотоэлементов 3 — 6 фоновые засветки влияния не оказывают, так как эти фотоэлементы включены по дифференциальной схеме. Уставки срабатывания пороговых элементов 11 и 12 выбираются из условия требуемой чувствительности фотодатчика и смещению светового пятна. При этом на исполнительные устройства 19 и

20 и на входы элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 подаются «О», а на вход элемента ИЛИ вЂ” НЕ

14 от элемента 13 подается «1». При этом на выходе будет «О», что сигнализирует о нормальной работе фотодатчика.

При изменении направления оптических лучей, например, вследствие перемещения светящегося объекта слежения, световое пятно сместится в каком-то направлении.

При этом одна или обе пары фотоэлементов 3, 5 и 4, 6 окажутся освещенными неодинаково, а фотоэлемент 7 будет засвечен частично. Сигнал рассогласования через усилители 8, 9 и пороговые элементы 11, 12 поступит на исполнительные блоки 19, 20 и на входах элемента ИЛИ вЂ” НЕ будут

«1». Наличие «1» на любом из входов свидетельствует о том, что фотоэлементы 3 — 6 засвечены и, следовательно, фотодатчик выдает управляющие сигналы, При этом

25 зо

50 на выходе элемента 13 будет «1» или «О» в зависимости от величины ухода светового пятна от центра, а на выходе элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 14 сохраняется «О». При изменении направления лучей на угол, больший, чем угол захвата фотодатчика (или при включении устройства угол падения лучей от объекта слежения больше угла захвата), а также при появлении между объектом слежения и оптическим блоком

1 предмета, препятствующего прохождению лучей, освещенность всех пяти фотоэлементов 3 — 7 одинакова и равна освещенности фоновой засветки. При этом на всех входах элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 установится «О», а на его выходе «1», что является сигналом о потере фотодатчиком объекта слежения.

Изобретение позволяет одновременно с измерением координат светового пятна регистрировать наличие отсутствие его на фотоприемной площадке.

Формула изобретения

Фотодатчик, содержащий четырехквадрантный фотоприемник, противоположные фотоэлементы которого связаны с различными входами дифференциальных усилителей и последовательно с пороговыми элементами и исполнительными блоками на выходе, отлич ающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены расположенный в центре четырехквадрантного фотоприемника фотоэлемент, связанный с входом дифференциального усилителя и последовательно с пороговым элементом, схема ИЛИ вЂ” НЕ, инвертор, два диода, включенных каждый последовательно с инвертором, включенным между выходом порогового элемента и одним из входов схемы ИЛИ вЂ” НЕ, причем выходы всех пороговых элементов связаны каждый со своим входом схемы ИЛИ вЂ” HE.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Катыс Г. П. Оптико-электронная обработка информации. М,, «Машиностроение», 1973, с. 448.

2. Патент США Мo 4082947, кл. G 01J

1/00, опублик. 1978 (прототип).

827984

Редактор Л. Утехина

Заказ 907/2 Изд. № 324 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель А. Чурбаков

Техред А. Камышникова

Корректоры: Л. Орлова и Е. Осипова