Устройство для определения координат центра светового пятна

Устройство для определения координат центра светового пятна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИС

И 3О6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 1 ) Д О и О,.I I I!? T c, 1 h I I o c к 3 B T. c B I I $- B Y J¹â€” (22) Заявле1.О 11.03.74 (21) 2004824/18-24 (о1) . 1. Кл. G 061 1/00 с присоеди11сн11см заявк..l .хо—

Госудврственнв1й комитет

Совета (иинистрав СССР оо делам изоо ретении и открв1п:: (23) П1?11opи I ñ 1 —Опу бликовано 30.09.75 Ьюллстень ¹ 36 (53) УДК 681,327 (088.8,) Дата опуоликования ош1сания 03.12,76 (72) Авторы изоорстсн;1я

Л. М. Жаворонков, В. Н. Лапенко и С. Е. Калинин

Московский институт электронной техники (71) За IB»Teль (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ЦЕНТРА СВЕТОВОГО ПЯТНА

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение в приборах для регистрации положения точечных источников излучения в оптическом спектре, в частности источгеиков однократных и редко повторяющи Ус51 вспьинск излучения.

Устройства для определения по o?I

Поскольку система АРУ замкнутого типа, 25 примененная в известном устройстве, имеет принципиальное запаздывание, то,положение луча при низкой частоте повторения вспышек излучения определяется с динамической погрешностью, возрастающей при уменьшении 13CTOTI>l BCilbIIIICli. П1? и Однок(?атиых BCHI>1 иl l ах получения датчик с устройством АРУ замкнутого т1!па oii331>lвается пеработос1 Особным из-за перегрузки усилителя сигналом, уровеш> кото1? Ого зараисс неизвестен. Кроме того, вследствие утечки зарядов конденсаторов в блоке пиковых детекторов, запоминающих амплитуды выходныx сигна loB усилителя в паузах между вспышками излучения, возиикаBT ошибка вычисления коорд?шат в суммо-разностном устройстве, связанном с ияходами блока пиковых детекторов. Эта погрешность возрастает при увеличении паузы между вспышками, а ири однократных сигналах устройство оказывается непригодным для длительного хранения коордill!3T свстового пятна.

Цель изобрсте1 ия — повышен, е быстродействия устройства и стабильност;1 хранения координат пятна.

Это достигается тем, что устройство содержит коммутатор мантисс, преобразователи напряжение — временной интервал, временной интервал †к, код †напряжен, разность порядков — частота, блок разности порядков, два реверсивных и суммирующий с!cTsII! II, два триггера знаков координат, два регистра хранения кодов координат, реп1стр хранения кода суммы, операционные усилители, переменные резисторы и блок ранения порядков, Вход блока хранения порядков подключен к

486334 второму выходу четырехканального усилителя, Выход через последовательно соединенные блок разности порядков и преобразователь разность порядков — частота — к первому входу преобразователя временной интервал — код, второй вход которого через последовательно соединенные коммутатор мантисс и преобразователь напряжение — !Времеиг!Ой интервал соединен с выходом блока пиковых детекторов, а выход — со счетными входамн суммирующего и ревсрсивных счетчиков. Выход суммирующего счетчика подключен к входу регистра хранения кода суммы, выходы реверсивиых счетчиков через соответствующие регистры .хранения кодов координат — соответственно к входам первого п второго преобразователей код— напря>кение, а выходы этих преобразователей соответственно через первый и второй операциопные усилители — к одноименным выходам устройства. B контурах обратной связи операционных уснл)п слей включены перемепныс резисторы, управляющие входы которых соединены с выходом регистра хранения кода суммы, а выходы старших разрядов реверсивпых счетчиков через пер|вый и второй триггеры знаков координат — соответственно с управляющими входами регистров хранения кодов координат и третьим и четвертым выходами устройства. Входы синхронизации блока разности порядков, коммутатора мантисс, преобразователя напряжение — временной интервал, упомянутых счетчиков и регистров подключены к выходу распределителя управляющих импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-с>сма устройСТВа; Н а фн(Х 2 — J(PHH(jH !!« <1,(J>J! ñ!5(СХС )1;1 (IPCООРа3013аТЕ;IЕЙ PB31(OCTb ПОРЯДКО — — ЧВСТОТсl H временной интервал — код.

У)стройс(В(? ((1?иГ. 1) сОДсрж!(т ()лОк 013(1 )(X ЭЛСХ1СНТО«) liO. j!:. 1!Î !(i! i! 1)! i! К

«хо;!а м i!CTblpCXI« (if B lbli01 уси;и(1(,!51 2, ilCp13351 I Ps) ll ii <1 13«(XO;IOB !

ГpХ П1! <1 ВЫХО (OB — С ÂXO jÿ )(JI б.)(ОК<3 4 Хр си(Си И Я

JlOP51,) jKOH. 8 b(XO;jb(ОЛОКс(<) ПОДК )(ОЧ !! (>i 1< «ХО ком. )lsiтатор <1 5 X! BI!THCC, «b(XO;(J<0 СОр01 0

co() IHi !< . с 13xo!IO>l прсоор а.\0«<1тс.1 я 6 и !10 О, 0 к 8 р и зное и !!Ори (ков) и llpcобр с(301)с(т(.,!ь 9 !i ñ(çï()(т()

il(?PЯ. (HOB Ч IICTOTB. Bl>(XOД it PCÎ()P с1ЗОГ)<1Т<- 15! / (юдклю !Pi! к счс!И(,(м вхо.(ам рсвс)>с!ii)lli>!x счстчпко«)0 и 11 и суммирующе!о с ic!.(пка 12. )1)ix(?ды счетчиков 10, 11 Il 12 с (с, и(:спь! с 13 х Од <1 )3 (H р с Г п с т р 0 В 1, ) и 1 4 ?< 1? а н с и и я 1< О до (3

l

ll 11 и !3хО, (ами нравл(пия рсп!стpols 1 ) и 14

731<;!10<1(!!Ibl три ггс)?«1 16 11 1 (3!!BKQB l<00p,lH l

Выходы регистров 13 и 14 с«язаиы с !3х(>д<(ми преобразователей 18 и 19 код — напряжен(!с, ПОДКЛЮЧ(П(ЫХ К «ХО I<131 ОПОР((ЦП(? (ПЫ; . СИ !l!5

2(1

95 зО з5

5з)

60 (i,) тслсй 20 и 21, испо ab:Iye»bix j;JH нормирования координат. В JcoB.

Преобразователь разность порядкоь — — чBстота представляет собой Гспср а! ор 25 импульсов, подключен к входу делителя частоты. Делитель часто!«1 !!OclpOci! Иа триперах 26 — 29 (фиг. 21, с«язанных с !первыми

Гходами гснтилсй 30--33, к «торым Входам

lix0;Ibl блОка (8 ?а 31!ости порядков. Выходы ьс!(тнлсн 30 — 33 о() ьсдпнсны па входах вентиля 34. Преобразователи 35, 36 н 37 разность порядков — частота для трех других каналов усиления аналогичны первому.

Преобразователь временной интервал — код

Выполнен в виде вентилей 38 — 14, к первым

Входам HOTopblx подключены выхо:ibl преобразователя 9 (фиг. 1 и 2), а к вторым — выход преобразователя 6 напряжсi!Jl! -- «реxici! нои интер«ал. Выходы вентилей 38 — -41 Ооьсдипены на входах вентиля 42.

Устройство для опрсдел ilHH коор,(инат центра светового пятна раоота<.-т следуlOfljH образом.

В момс!и Вспышки светового импульса на выходах (?

Лмплиггдь! импульсов ьремснно запомппаются в блоке 3 пиковы детекторов, а зпачс1iHH H0pH!jl

В> П с(Ч Е П 5! Я П О Р и Д!:.0 13 С Р <1 В П 1! В а(ОТ С и М (Ж.!, C 0бой и B)bl0HpBcTcH наибольшее нз них, <1 в o 10. кс 8 Вь! иcл я!Отс5! pс(BHocT! I::)(ежду I! с(и i iîë ь11111 Х1 П Г С 1< У IЦ И )Х(И 3 П а (C ((J (H ill J I П О Р Я Д К 0 В .

После запоминания ма(ггисс в блоке 3 пи коьых дстскторов и.3 распределителя 4 им? пульсов на !)хо,l управления преобразо«атсля 6 поступают последовательно четырс пилообра 3пых импульсы, которые поочередно сра(ниваются с напряжениями, имеющимися на ьч!ходе коммутатора 5. В результате сравие(шя на выходе преобразователя G возника("Г последовательность нз четырех импх:льсов î jifпаковой амплитуды, причем длительность Т каждог0 из ННх пропорциональна соответстВующсмх. значению напряжения. В преобразоватслс 7 с помощью вентилей 38- — 41 вь(полИ 51(Т(. и > BIIO (н(! I I JC JlliT(.!)«а, (ОВ T И. I НХ,1 Ьс

486334

Зо

40,(5

55 60

65 пх

Х=—

)гъ лу!

/= ——

)г определенной частоты, причем значение частоты для каждого из интервалов Т выоирастся в зависимости от разности порядков. Максимальная частота генератора 25 делится триггером 26 на 2, тригтерами 28 и 29 в па 3, а триггером 27 — на 4. Значения разностей порядков с выхода блока 8 поступают на входы вентилей 30 — 33 в унитарном коде. Благодаря этому открывается только один из вентилей

30 — 33, и на выходе вентиля 34 появляются импульсы с частотой, заданной кодом разности порядка. В результате указанных действий число импульсов в каждом пакете пропорционально нормализованной мантиссе, т. е. приведенной к наибольшему порядку. После нормализации коды мантисс пригодны для выполнения над ними операций сложения и вычитания.

Полученные пакеты импульсов поступ IIol па счстныс гходы счетчиков 10, 11 и 12. Направлснис счета задается распределителем 24 импульсов: счетчик 10 работает в режиме сложения для импульсов первого и четвертого пакетов, а для импульсов второго н третьего пакетов — в режиме вычитания. Счетчик 11 суммирует импульсы первого и второго па«стог, и вычитает из полученной суммы импульсы третьего и четвертого пакетов. Счетчик 12 для импульсов всех четырех пакетов является суммирующим. По окончании счета в счстчиI43x 10, 1! H 12 3BHoliIHIIBIQTcH iвой п!ыс Ilo il I

Л,. = Л! — Л2 — Лэ+Л4, и,. = и!+п2 — n — n4, л = л!+Л2+лз+л4

Знаки чисел и. и и запоминаются в триггерах 16 и 17. Если знаки !!оложитсльные, то числа нз счетчиков 10 и 11 переписываются в регистры 13 и 14 в прямом кодс. В противном случае они Hepc;taIOTOH в регистры 13 и 14 ч обратном кодс с добавлением единицы в младший разряд. Число и передается из счетчика 12 в регистр 15 всегда в прямом коде. Для определения координат центра пятна необходимо вычислить отношения

Значения х и д не изменятся, если числитель и знаменатель каждой дроби в выражении умножить на одно и то же число 2, где ч равно числу сдвигов в регистре 15 до появления единицы в его старшем разряде. На такое же число разрядов одновременно сдвигаются числа в регистрах 13 и !4. В результате сдвигов в регистрах 13, 14 и 15 запоминаются числа Лт=n,.2, Л)!)=)1„2(и Хт=)z 2 .

Благодаря указанным операциям сужается диапазон изменения коэффициента передачи

o»epauHo!1I!! Ix усилителей 20 и 21 в процессе нормализации напряжений координат. Напряжения на в!.!ходах преобразователей 18 и 19

ПРОПОРЦнона)П.НЬ! ЧИСЛаМ Л т П Ту. (1 x - т т )эт

)11-=Л U... где с).„. — эталонное напряжение.

Кодом регистра 15 устанавливаются такие значения резисторов 22 и 23, при которых коэффициенты передачи усилителей равны

1 числу W=-, . При этом на выходах усплнтелей 20 и 21 появляются напряжения, llpollopциональные координатам центра светового пятна, Лт с).т — 1! (1 .т — т

Л т

Л,( у = 1 / y =,; .эт

Из последни.; выражений I li.)IIQ что выходные напряжения устройства нс зависят от вличины лучистого потока, а Опрсдс I H IOTcl! только положением светового пятна относительно 1кение — временной и!!тсрвал, разность порядков — частота и временной интервал — код достигается высокое быстродействие при измерении амплитуд импульсов фотоприемника и полная безынерцнонность тракта усиления по отношению «огибающей вспышс« излучения. Та!4!!с свойства устройства позволяют применять его для регистрации одно«ратных вспышек излучения. Наличие счстчи«ов и регистров хранения кодов координат обеспечивает возможность стабильного значения «оординат центра светового пятна в течение»еограниченно длительного времени.

Предмет изобрс гения

Устройство для Опреде !OIIIIH«I4oopдинаг центра светового пятна, содержащее блок светочувствитс II llblx элсментоь, выходы котороlo соединены с соответствующими входамп чстырехканальногo усилителя, распредслитсль управляющих импульсов, блок пиковых дстскторов, В\Од «Оторого под«ЛIОчсп «нсрвом выходу четырехканального усилителя, вход синхронизации — «выходу распределителя унравляющнx.. импульсов, оту)и((аюг) ) i (.«тем, -IT0, с цслью повн!ц!ения Оыстроде!!ствия и стабильности хрансния координат пятна, 0110 содержит коммутатор мантисс, преобразователи напряжение — временной интервал, вр;менной интервал — код, код — напряжение, разность порядков — частота, блок разности поряд«ов, два ревсрспвных и суммирующиЙ счетчики. два триггера знаков коорднн IT, два регистра храпсния «одов координат, регистр хранения кода суммы, операционные усилители, переменные резисторы II блок хранения порядков, вход которого подключен к второму выходу четырехканального усилителя, выход через последовательно сосдннепныс блок раз486334 ности порядков и преобразователь разность порядков — частота подключен к первому входу преобразователя време|шой шьтервал — код, второй вход которого через последовательно соединенные коммутатор мантисс II преобразователь иапряхкеинс — кременной интервал подключен к выходу блока инковы.; дстс«торов, выход сосдниси со счстиымн входами суммирующего и реверсивиых счетчиков, выход суммирующего счетчика подключен к входу регистра хранения кода суммы, выходы реверси вных счетчиков через соответствующие регистры храпения кодов координат соединены соответственно с входами первого и второго преобразователей код — напри кение, выходы которых соответственно через первый и второй операционные усилители под«л ючеи ы к одноименным выхода м устройства, и контурах обратной связи операциoIIHI Ix. усилителей включены переменные резисторы, vllpoâëÿþùiIå входы которых соединены с вь ходом регистра хранения кода суммы, выходы старших разрядов реверсивиых счетчиков через псрвьш и второй триггеры знаков координат соединены соответственно с управIsIIoIIJIDIII входами регистров хранения кодов

«оордииат и третьим и четвертым выходами устройства, входы синхронизации блока разности порядков, коммутатора мантисс, преобразователя напряжение — временной интервал, упомянутых счетчиков и регистров подключены «выходу распределителя управляющих импульсов.

486334 г

Л !!!!) 4-"г!г „"

Составитель A. Жеренов

Техред Н. Куклина Корректор P. Юсипова

Редактор И. Грузова

Обл. тпп. Костромского управления издатсльств, полиграфии и книжной торговли

Заказ 2006 Изд & 1941 Тираж 679 По Q!!llclIoi

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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