Фотоэлектрический преобразователь перемещений

 

Союз CoootcKNI

Социапистичесаик

Респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сена-ву

4 (22)Заявлено 09.02.81 (21) 3245934/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.82.Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 07 . 12 .82

<»979856 (5l) M. Кд.

G 01 0 5/32

3Ьсударстаеккый кемктвт

СССР

ao aanw кзобретеккЯ к втерыткЯ

{53l УДК 621 ° 3 °.087.252 (088.8i

1! >:

:." !

В. В. Ефимов и В. Б. Титов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля, индикации и измерения перемещений объектов.

Известен фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света с конденсатором и последовательно расположенные на оптической оси заслонку, жестко связанную с перемещающимся объектом, маску с двумя профилированными окнами и два позиционно-чувствительных фотоприемника, включенные в плечи измерительного моста(13..

Недостатками такого преобразователя являются сложность конструкции и воэможность преобразования перемещений объекта только по одной координате. го

Известен также фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света, формирователь светового зонда, источник питания и

2 фотоприемник, выполненный в виде диэлектрического слоя, двух коллекторных, двух фотопроводящих и двух резистивных слоев, причем фотопроводящие слои выполнены из материалов с максимумами фотопроводности, находящимися в удаленных областях спектра Г23 °

Недостатком преобразователя является невысокая .ччвствительност ь, обусловленная поглощением света в слоях, и сложность конструкции.

Цель изобретения - повышение чувствительности .

Эта цель достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе перемещений, содержащем источник света, Формирователь светового зонда, источник питания и фотоприемник, выполненный в виде резистивного, фото" проводящего, диэлектрического и коллекторного слоев, диэлектрический слой расположен между резистивным и отопроводящим слоем, при этом ем979856

С2= (2j

Х2-R2 кость диэлектрического слоя и сопротивление резистивного слоя связаны следующими соотношениями:

К

С1 = —, (1)

Р1

1где С, Й, С2, R2 емкость и сопро" .

1 тивление соответствующих диэлектрических и ре зисти вных слоев по двум осям прямоугольных координат; о - круговая частота напряжения питания; ! (, К 2 - постоянные коэффициенты.

На чертеже изображено устройство фотоэлектрического преобразователя перемещений.

Преобразователь содержит ист0ч25 ник 1 света, последовательно распо- . ложенные на его оптической оси формирователь 2 светового зонда, например заслонку, жестко связанную с перемещающимся объектом и имеющую прозрачное отверстие, и фотоприемник 3, выполненный в виде последовательна нанесенных друг на друга резистивного 4, диэлектрического 5. фотопроводящего 6 и коллекторного 7 З5 слоев, причем к двум противоположным боковым граням резистивного 4 слоя через омические электроды 8 подсоединен источник 9 переменного напряжения. Коллекторный слой 7 выполнен из прозрачного электрода, а профили резистивного 4 и диэлектрического $ слоев таковы, что, например, по оси X изменение сопротивления R резистивного слоя 4 обратно пропорционально изменению электрической емкости С диэлектрического

5 слоя, а по оси У изменение R и С происходит в соответствии с соотношением .(2), 50

Устройство работает следующим об-. разом.

Свет от источника 1 света, пройдя через формирователь светового зонда 2, попадает на коллекторный 55 слой 7, который может быть выполнен, например, из поликремниевого электрода, луч света освещает участок фоф топроводящего слоя 6, сопротивление которого в освещенном участке становится близким нулю. Таким образом, освещенный участок фотопроводящего слоя 6 замыкает накоротко коллектор- . ный слой 7 с находящимися под освещенным участком диэлектрическим слоем 5 и резистивным слоем 4. В этом случае с выходного электрода коллекторного слоя 7 потечет ток, величина которого определяется выражением:

UD

51П(ий+аГCtg РСИ),(5)

2 2СЯ где Бо- амплитуда напряжения питания.

При перемещении контролируемого объекта по координате Х происходит перемещение светового зонда, при этом фаза тока будет неизменна, как это следует из выражения (1), а амп 1литуда будет изменяться пропорционально емкости диэлектрического, слоя, Соответственно при перемещении объекта по оси У неизменной будет амплитуда тока. а фаза будет из. меняться, как это следует из выражения (2).

Таким образом, достигается независимое преобразование перемещений объекта по двум взаимно перпендикулярным осям с помощью .одного фотоприемника.

Информацию о перемещении йо одной оси несет амплитуда выходного коллекторного тока, а по другой - era фаза.

Таким образом, предлагаемый преобразователь перемещения отличается высокой чувствительностью, благодаря наличию лишь одного фоторезистивного, коллекторного и фотопроводящего слоев, причем чувствительности по осям равны:между собой, а также простотой конструкции и изготовления.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света, формирователь светового зонда, источник питания и фотоприемник, выполненный в виде резистивного, фотопроводящего, диэлектрического и коллекторного слоев, о т л и ч а ю щ и й1

С =

Ll3 Kg- R2

Dr

l

l

l

l с

Составитель С. Шумилишская

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор. А. Дзятко

Редактор Л. Гратилло

Заказ 9341/27 Тираж 673 Подои снов

8НИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5 филиал Allll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 97985 с я тем, что, с целью повышения чувствительности, диэлектрический слой °, расположен между резистивным и фотопроводящим слоями, при этом емкость диэлектрического слоя и сопротивление резистивного слоя связаны следующими соотношениями:

К„

C„ = R", 1 где С, К, С, R - емкость и сопротивление соответ-1S ствующих диэлектрических и резис"

6 d тивных слоев по двум осям прямоугольных координат; ю - круговая частота напряжения питания;

К,К - постоянные коэффициенты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

N 532760, кл, 6 01 D %/32, 25.10.76.

2. Свечников С. Д Смовж А. К,.

Каганович Э. Б. фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы. М., "Советское радио", 1978, с. 158-159.