Оптико-электронный датчик
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11 569872 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено25. 12.75 (21) 2308578/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.7.7.Бюллетень № 31
2 (51) М. Кл, /01 Х 1/!О
Я 01 Х 1/42
Государственный комитет
Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УЛК 535.241.6 (088.8) (4б) Лата опубликования описания 13 0g 77 (72) Авторы изо б.ретеиия
Л. Ф. Ивин и И. Б. Шавырин
";.Д 3
Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. H. Э. Баумана (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в оптических следящих системах.
Известны оптико-электронные датчики, используемые в оптических следящих систе мах, юстировочных приспособлениях, навигационных приборах fl), (2).
Из известных оптико-электронных датчиков наиболее близким по технической суш ности к предлагаемому является датчик, со держащий объектив, два фотоприемника, эта. лонный источник света с модулятором, оптически связанный с фотоприемниками, фильтры низкой частоты и фильтры высокой частоты, входы которых соединены с като-: дами соответствующих фотоприемников, и источник питания 131.
Объектив проецирует, световой зонд .от источника света, по которому определяется угловое рассогласование, в виде узкой полосы на фотоприемники, первый из которых имеет треугольную диафрагму, а второй -прял оуг<ии,ную. При появлении углового рассогла<.-оваипя световой зонд перем вша атс я ио чувствительным IllIolHQQKQM фотоприемников. Фотоприемники также освешаются в равной степени эталонным источником модулированного света. С помощью фильтров высокой и низкой частоты сигнал разделяется на переменную и постоянную составляющие, Переменная составляюшая от прямоугольного фотоприемника используется как сигнал для управления коэффипиентом лере 0 дачи оптико-электронного датчика по постоянной составляющей сигналов фотоприемников., Выходной сигнал оптико-электронного датчика представляет собой частное от деления сигналов постоянной
15 составляющей от прямоугольного и треугольного фотоприемников.
Недостатком оптико-электронного дат чика является ограниченная область применения, поскольку во многих системах
20 требуется иметь сигнал от датчика как в аналоговом виде, так и в виде временного интервала между двумя импульсами.
Иель изобретения — расширение функцио25 нальных возможностей датчика.
569872
Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронный; датчик, содержаший объектив, два фотоприемника, эталонный источник света с модулятором, оптичоски связанный с фотоприемниками, фи тры низкой частоты и фильтры высокой частоты входы которых соединены с катодами соответствуюших фотоприемников, и источник питания, введены генератор прямоугольных импульсов, клю?eBoe устройство, накопительщ иый конденсатор, управляемое сопротивление, два компаратора дифференциальный усилитель и сиьхронный детектор, причем один иэ контактов ключевого устройства соединен с источником питания, второй контакт - !5 с накопительным конденсатором, управляющий вход ключевого устройства соединен с генератором прямоугольных импульсов, первые входы компараторов соединены.с накопительным конденсатором, вторые входы 20 компараторов соединены с выходами соответствующих фильтров низкой частоты, один из выводов управляемого сопротивления соединен с катодом одного из фотоприемников, второй вывод управляемого сопротив- 25 ления заэемлен, управляющий вход управляемого сопротивления соединен с выходом синхронного детектора, вход синхронного детектора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которых соедине- ЗО ны с выходами фильтров высокой частоты, управляюший вход синхронного детектора соединен с модулятором.
На чертеже изображена схема оптикоэлектронного датчика, вариант, 35
Предлагаемый датчик содержит объектив 1, фотоприемники 2 и 3, эталонный источник светл 4 с модулятором 5, оптически связанный с фотоприемниками 2 и 3, ключе вое устройство 6, в качестве которого ис- 40 пользован полевой транзистор, соединенное управляюшим входом с генератором 7 прямоугольных импульсов, а двумя выводами— с накопительным конденсатором 8 и катода.ми фотоприемников 2 и 3 и источником 9 питания. К анодам фотоприемников 2 и 3 подключены фильтры 10 и 11 низкой частоты и фильтры 12 и 13 высокой частоты. Выходы фильтров 12 и 13 высокой час тоты соединены со входами дифференциального усилителя 14, выход которого соединен со входом синхронного детектора 15.
Выход синхронного детектора 15 подключен к управляющему входу управляемого сопротивления 16 на полевом транзисторе, включенного между анодом фотоприемника 3 и землей, а управляющий вход синхронного детектора 15. соединен с модулятором 5.
Выходы фильтров 10 и 11 низкой частоты соединены с <-оответствуюшими входами компараторов 17 и 18; другие входы компараторов 17 и 18 соединены с накопительным конденсатором Ь через согласуюший усилитель
19 °
Оптико-электронный датчик работает следующим образом.
С помощью объектива 1 на фотоприемники 2 и 3 проекцируется изображение светового зонда, При появлении углового рассогласования это изображение перемешает ся по чувствительным поверхностям фотоприемников 2 и 3, в результате чего световой поток, падающий на один из фотоприемпиков увеличивается, а на другой— уменьшается. На выходах фильтров 10 и
11 низкой частоты появляют .я постоянные сигналы, разность межд которыми пропорциональна. углу рассогласования. С помощью ключевого устройства 6, генератора 7 прямоугольных импульсов и источника питания
9 на накопительном конденсаторе 8 формируется периодическое линейно иэменяюшееся напряжение, которое через согласуюший усилитель 19 подается на первые входы ком параторов 17 и 18. Это напряжение сравнивается компараторами 17 и 18 с соответствуюшими постоянными сигналами на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты, а на выходах компараторов 17 и 18 формируется периодическая последовательность импульсов, временной интервал между которыми пропорционален угловому ргссог ласованию.
Временной интерваФ не зависит от величины освещенности светового зонда, поскольку при ее изменении одновременно изменяются как постоянные сигналы на выходах фильтров 10 и 1 1 низкой частоты, так и наклон линейно изменяющегося напряжения на выходе согласующего усилителя
19, определяемый суммой фототоков фотоприемников 2 и 3.
Автоматичоская корректировка нестабильности чувствительности фотоприемников
2 и 3 производится следующим образом.
Модулятор 5, частота которого значительно бельше частоты генератора 7 прямоугольных импульсов, управляет работой эталонного источника света 4.
Переменные составляюшие фототоков фотоприемников 2 и 3, выделенные фильтрами 12 и 13 высокой частоты, поступают на дифференциальный усилитель 14. Pasкостный сигнал с его выхода детектируется синхронным детектором 15, опорным на пряжением для которого является сигнал модулятора 5, поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 16 и изменяет его таким образом, чтобы свес569872 ти к нулю разность переменных составляющих фототоков фотоприемников 2 и 3, С. тико-электронный датчик обладает широкими функциональныл и возможностями, так как его выходными сигналами являются временной интервал между импульсами компараторов 17 и 18 и аналоговый cm нал, равный разности напряжений на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты.
Вместе с тем временной интервал не зависит от освещенности зонда и от изменения чувствительности фотоприемников
2 и 3.
Формула изобретения
Оптико-электронный датчик, содержащий обьектив, двв фотоприемника, эталонный источник света с людулятором, оптически свя 20 занный с фотоприемниками, фильтры низкой частоты и фильтры высокой частоты, входы которых соединены с катодами соотвеч ствукших фотоприемников, и источник питания, о т л и ч а к ш и и с я тел,. 25 что, с целью расширения функциональ ных возможностей, в него введены генератор прямоугольных импульсов, ключевое устройство, накопительный конденсатор, управляемое сопротивление, два компаратора, диф-ю ференциальный усилитель и синхронный детектор, причем один из контактов ключевого стройстве соединен .". источником питания, второй контакт — с накспительным конденсатором, управляюший вход ключевого устройства соединен с генератором прямоугольных илшульсов, первые входы компвраторов соединены с накопительным конденсатором, вторые входы компараторов соединены с выходами соответствующих фильтров низкой частоты, один из выводов управляемого сопротивления соединен с катодом одного из, фотоприемников, второй вывод управляемого сопрот::вления заземлен, управляющий вход управляемого сопротивления соединен с выходом синхронного детектора, вход синхронного детектора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которых соединены с выходами фильтров высокой частоты, управляюший вход синхронного детектора соединен с модулятором.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
l, Кравцов В. H. Ñòpåëüíèêîâ Ю. В. Позиционно-чувствительные датчики оптических следящих систем. М., "Наука, 1969 с. 39.
2. Николаев П. В., Сабинин Ю. А., Фотоэлектрчческие следящие системы. Л., "Энергия, 1969 с. 96.
3. Патент США N 3084261, кл. 250203, 02,04.63.
С. Патруп1 ев
Редактор О. Стенина
Составитель Л. Субочев
Техред A. /демьянова Корректор
Заказ 3279/32 Тираж RG5 Подписное
U1-!ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
13 3035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ГИЮ "Пат..нт", г. Ужгород, ул. Проектная, 1