Оптоэлектронный функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИИ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Социалистнческик

Рес убл

<п991450 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.09.81 (2l ) 3342957/18-24 с присоединением заявки М (5!)М. Кл.

G06G 9/00

Гвеудиретееиимй квмитет

CCCP ао левам изебретеиий и иткрытий (23)Приоритет (53) УДK681.3 (088.8) Опубликовано 23.01.83. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01,83 (72) Авторы изобретения

А. К. Смовж и В. Б. Горловский

Институт полупроводников АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ емни:;а (1.), Изобретение относится к оптиэлектронике и может быть использовано в системах автоматики, в радиотехнических устройствах и системах обработки информации.

Известен .оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий источник света Ъ позиционно-чувствительный фотоприемник.

Световой поток (световой зонд), 0 перемещаясь по активной поверхности позиционно-чувствительного фотоприемника, производит изменение его выходно-: го напряжения. функция преобразованиязакон изменения выходного напряжения преобразователя определяется топологией позиционно-чувствительного фотоприНедостатком его является снижение точности при быстром перемещении светового потока по активной поверхности фотоприемника. вследствие того, что возникают значительные искажения в выходном напряжении иэ-за инерционных свойств фотослоя. При использовании в качестве материала фотослоя соединений типа А В6 частоты ограничены 2 и 3 Гц.

Все это делает невозможным использование оптиэлектронного -функционального преобразователя в быстродействующих системах и сужает область их применения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий источник света, оптический аттенюатор, позиционн чувствительный фотоприемник (ПЧФП), оптически свя-занный с источником света через оптический аттенюатор, рм истор нагрузки, электрический связанный фотоприемником днфференциатор, вход которого соединен с точкой соединения фотоприемника с резистором нагрузки, схему сравнении, один из входов которой соединен с вых дом дифференциатора, источник эталонМ1450!

20

Бель изобретения — повышение точности преобразователя, работающего в расширенном частотном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий интегратор, источник света, связанный через оптический аттенюатор, с входом позиционно-чувствительного фотоприемника, который имеет линейную функцию преобразования, выход позиционно-чувствительного фотоприемника соединен с входом дифференциатора и с сигнальным входом регулятора уровня преобразуемого 50 сигнала, выход которого является выходом преобразователя, введены дополнительный дифференциатор, и дополнитель ный интегратор, вход дополнительного дифференциатора подключен к выходу ооновного дифференциатора, а выход — к входу основного интегратора, выход которого через дополнительный интегратор ного постоянного напряжения, соединенный с вторым входом схемы сравнения, интегратор, вход которого соединен с вы ходом схемы сравнения, схему регулирования уровня выходного сигнала, один вход которой (вход управления) соединен с выходом интегратора, а другойс точкой соединения ПЧФП и резистора нагрузки.

Выход схемы регулирования уровня выходного сигнала является выходом всего преобразователя.

Этот оптоэлектронный функциональный преобразователь позволяет расширить частотный диапазон преобразования в !5

30-50 раз при сохранении точности (2)

Недостатком его является то, что любая нестабильность параметров схемь1 сравнения и источника эталонного постоянного напряжения влечет за собой значительное снижение точности. Кроме того, каждый такой преобразователь требует индивидуальной настройки, что в процессе серийного производства осушествить весьма затруднительно. Снижение точности происходит вследствие того, что изменение параметров схемы сравнения и источника постоянного эталонного напряжения приводит к изменению величины сигнал-ошибки. Это в свою очередь влияет на величину коэффициента передачи схемы регулирования уровня выходного сигнала, придавая ему значения, отличающиеся от истинного, тем самым внося погрешность в выходной сигнал. подключен к управляюшему входу регулятора уровня преобразуемого сигнала.

Введение и схему преобразователя дополнительных дифференциатора и интеко ратора, вместе схемы сравнения и источника постоянного эталонного напряжения позволяет повысить точность преобразования, На чертеже представлена схема оптоэлектронного функционального преобразователя.

Схема содержит источник 1 света, оптический аттенюатор 2, позиционночувствительный фотоприемник 3, который имеет линейную функцию преобразования, основной 4 и дополнительный 5 дифференциаторы, основной 6 и дополнительный

7 интеграторы и регулятор 8 уровня преобразуемого сигнала, выполненный в виде управляемого аттенюатора.

Оптоэлектронный функциональный преобразователь работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 света через оптический аттенюатор 2 пос» тупает на активную поверхность (фотослой) позиционно-чувствительного, фотоприемника 3. Сигнал с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 3, величина которого зависит от состояния оптического аттенюатора 2, поступает на вход основного дифференциатора 4 и на сигнальный вход регулятора 8 уровня преобразуемого сигнала. Продифференцированный сигнал с выхода основного дифференциатора 4 поступает на вход дополнительного дифференциато- . ра 5. B результате двукратного дифференцирования выходной сигнал ПЧФП 3, в случае линейной функции преобразования, изменяется таким образом что информативный полезный сигнал исчезает (вторая производная линейной функции равная нулю), а остается лишь вторая производная искажений. С выхода дополнительного дифференциатора 5 этот сигнал поступает на основной интегратор 6, а затем и на дополнительный интегратор 7 для преобразования в реаль ный масштаб. С выхода интегратора 7 результируюший сигнал поступает на вход управления регулятора 8 уровня, который и производит коррекцию сигнала с ПЧФП 3 в соответствии с величиной и знаком результируюшего сигнала.

Выход регулятора 8 уровня является выходом всего оптоэлектронного функционального преобразователя.

Формула изобретения

ВыхоЮ

ВНИИПИ Заказ 136/68. Тираж 704 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 5 991

В разработанном преобразователе от- клонение отдельных параметров дифференциаторов и интеграторов, например, их стабильность, величина питающего напряжения и т.д., не влияют на конечную точность преобразования. Кроме того, отпадает необходцмость в настройке схемы, так как режим работы отдельных узлов не влияют на выполнение ими требуемых функций. о

Пример . Оптоэлектронный функциональный преобразователь выполнен на основе серийно выпускаемого линейного оптоэлектронного бесконтактного потенциометра типа УФИНО-1. Дифферен- 1> циаторы и интеграторы выполнены на основе бескорпусных операционных усилителей типа 140 УД lA. Это позволило разместить все узлы схемы непосредственно в корпусе УФИНО-1. Регулятор уровня сигнала выполнен по схеме управления аттенюатором на основе по- 1 левого транзистора КПЗО2А. Такой оптоэлектронный функциональный преобразователь имеет частотный диапазон до

200-250 Гц при точности преобразования не ниже 0,157 в диапазоне температур 50-60 С. При этом он не требует

0 настройки.

Разработанный оптоэлектронный функ- ЗО циональный преобразователь обеспечивает следующие технике-экономические преимущества: повышение точности функционирования систем автоматики и телемеханики; повышение стабильности систем автоматики и телемеханики; упрощение настройки; упрощение конструкции и связанное с этим повышение технологичности производства.

Оптоэлектронный функциональный пре-, образователь, содержащий интегратор, и источник света, связанный через оптический аттенюатор с входом позицион- но-чувствительного фотоприемника, который имеет линейную функцию преобразования, выход позиционн -чувствйтельного фотолриеника соединен с входом дифференциатора и с сигнальным входом регулятора уровня преобразуемого сигнала, .выход которого является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены дополнительный дифференциатор и дополнительный интегратор, вход дополнительного дифференциатора подключен к выходу основного дифференциатора, а выход — к выходу основного интегратора,. выход: которого через дополнительный интегратор подключен к управляющему входу регулятора уровня преобразуемого сигнала.

Источники информапии, принятые во внимание при эмспертизе

1. С. В. Свечников, А. К. Смовж и, Э. Б. Каганович. Фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы, .Советское радио". 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 769571, кл. 0066. 9/00, 1978 (прототип) .