Автоматический регулятор крутизны характеристик фотодатчика Советский патент 1983 года по МПК G05B11/12 

Изобретение относится к устройствам автоматического управлення и регулирования фотоэлектрических следящих систем и может быть использовано для слежения за светящимися объёк тами переменной яркости при наличии изменяющегося фона и посторонних световых источников излучения.

Известен автоматический регулятор крутизны фотодатчиков Г 1 J в котором регулирование крутизны характеристики производится пропорционально сумме световых потоков фона и объекта наблюдения.

Такое регулирование крутизны характеристики фотодатчика из-за изменения световых потоков фона и объект по неодинаковьм и существенно нелинейным законам приводит к снижению точности поддержания заданной крутизны и -ухудшает качество сложения за наблкщаемыми объектами.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматический регулятор крутизны характеристик фотодатчика, содержащий последовательно соединенные двухканальный модулятор светового потока, фотоэлектронный умножитель, усилитель и полосовой фильтр, а также блок автоматической регулировки усилений, выход которого соединен с управлякодим входом фотоэлектронного умножителя, а вход - с выходом первого сумматора 2 J.

Недостатком этого устройства является то, что регулирование напряжения на динодах фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) осуществляется сигналом, пропорциональным разности световых потоков фона и объекта наблюдения первого модулятора и световых потоков фона и объекта помехи второго модулятора, что снижает точность установки крутизны характеристики фотодатчика.

Цель изобретения - повьшение точности регулирования крутизны характеристики фотодатчика.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены фильтр нижних частот, генератор, имjnyrtbcOB, первый и второй пиковые детекторы, первый и второй масштабные блоки, причем вход фильтра частот соединен с выходом усили-тёля, а выход - с первым входом первого сумматора, второй и третий дополнительные входы которого соединены, соответственно, с выходом второго сумматора через второй масштабный блок, и выходом первого масштабного блока, соединенного со вторым входом второго сумматора, первые входы первого и второго пиковых детекторов соединены с выходом полосового фильтра, а вторые входы с выходом генератора импульсов, выхо первого пикового детектора соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго пикового детектора, а выход - с входом первого масштабного блока.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого автоматического регулятора крутизны характеристики фотодатчика; на фиг. 2 - подвижная и неподвижная маски на фиг. 3 - зависимость изменения светового потока на выходе первого канала модулятора; на фиг. 4 - зависимость из 1енения светового потока фона на выходе второго канала модулятора; на фиг. 5 зависимость светового потока мешающего объекта на выходе второго канала модулятора . 1

Автоматический регулятор крутизны характеристик фотодатчика содержит двухканальный модулятор светового потока 1, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 2, усилитель 3, блок 4 автоматической регулировки усиления, первый 5, второй 6 и третий 7 сумматоры полосовой фильтр 8, первый 9 и второй 10 пиковые детекторы, генератор 11 импульсов, фильтр 12 нижних частот, первый 13 и второй 14 масштабны блоки.

Двухканальный модулятор светового потока состоит из подвижной 15 и не. подвижной 16 масок (фиг. 2). В перво канале модулятора осуществляется модуляция частотой Ш-j светового потока проходящего через центральное отверстие неподвижной маски с помощью отверстия 17 подвижной маски и содержащего сигнал от объекта наблкщения и фона. Во втором канале модулятора осуществляется модуляция с помощью отверстий 18 подвижной маски частотой 102 светового потока, проходящего через отверстия 19 неподвижной маски и содержащего сигнал мешающего объекта (помехи) и фона. На фиг. 3, 4 5 обозначены: Ф световой поток объекта набпкщения Ф, i световые потоки фона первого и второго каналов соответственно Ф« - световой поток мешающего объекта (помехи)i X, ; Т - периоды модуля ции в первом и втором каналах соответственно. Регулятор работает следующим образом., Все световые потоки, указанные на фиг. 3, 4, 5, суммируются на входе ФЭУ и при подаче питания на выходе ФЭУ появляется напряжение, пропорцио нальное входному световому потоку. Это напряжение поступает через усилитель 3 на фильтр 12 нижних частот вьщеляющий постоянную составляющую, и на полосовой фильтр 8, вьщеляющий переменную составляющую частоты 2 Выходной сигнал полосового фильтра поступает на первые входы пиковых детекторов 9 и 10, причем на выходе первого 9 пикового детектора выделяется сигнал отрицательной полярности, пропорциональньй сумме световьтх потоков 0,5 ,25 Ф,, а на выходе второго пикового детектора вьзделяется сигнал положительной полярности, пропорциональный сумме световых потоков 0,5 , п ходные сигналы блоков 9 и 10 алгебра ически суммируются на третьем сумматоре 7 и после прохождения через первый масштабный блок 13 с коэффициентом передачи 0,5 на выходе блока 13 формируется сигнал, пропорциональ ный. 0,25 Фf,. При этом на выходе второго сумматора 6 формируется сигнал, пропорциональный 0,5 , которьй, проходя через второй масщтабный блок 14, коэффициент передачи которого paBieH отношению площади отверстия 17 к суммарной площади отверстий 18 подвижной маски, становится равным сигналу фона, который содержится в качестве одной из составляющих выходного сигнала блока 12 При этом выходной сигнал первого сум матора 5 будет пройорционален только световому потоку от объекта наблюдения. Таким образом с помощью блока 4 автоматической регулировки усиления крутизны характеристики фотодатчика осуществляется путем изменения высокого напряжения, подаваемого на фотоэлектронный умножитель непосредственно по сигналу, пропорциональному световому потоку объекта наблюдения. Генератор 11 импульсов, который формирует импульсы малой длительности с частотой значительно меньшей ш , осуществляет периодически обнуление сигналов пиковьк детекторов S и 10 с целью повьшения помехоустойчивости процесса регулирования крутизны фотодатчика. Предлагаемое устройство работает с высокой точностью поддержания заданной крутизны характеристики фототцатчика в широком диапазоне изменения светового фона, яркости объекта наблюдения и объекта помехи. Оно выгодно отличается от регулятора, описанного в прототипе, в котором наблюдается существенно ухудшение качества регулирования при увеличении яркости помехи, а при яркости объекта - помехи, равной яркости объекта наблвдения, полностью нарущается работоспособность, что объясняется равенством нулю напряжения, по которому осуществляется пропорциональная установка напряжения на динодах ФЭУ. Таким образом, положительный эффект заключается в расширении области объектов наблюдения за счет повьш1ения надежности работы, увеличения точности и улучшения качества слежения в условиях - изменяющегося фона и высокого уровня световых помех. Одновременно предлагаемое устройство позволяет значительно -увеличить продолжительность наблюдения за световыми объектами.

//

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР КРУТИЗНЫ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОДАТЧИКА., содержащий последовательно соединенные двухканальный модулятор светового потока, фотоэлектронный умножитель, усилитель и полосовой фильтр, а также блок автоматической регулировки усилителя, выход которого соединен с управляющим входом фотоэлектронного умножителя,, а вход - с выходом первого cyMMkTopa, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования крутизны характеристики фотодатчика, в него введены фильтр нижних частот, генератор импульсов, второй и третий сумматоры, первый и второй пиковые детекторы и масштабный блок, причем вход фильтра нижних частот соединен с выходом усилителя, а выход - с первым входом первого сумматора, второй и третий дополнительные входы которого соответственно с выходом второго сумматора через второй масштабный блок и вькодом масштабного блока, соединенного со вторым входом второго сумматора, первые входы первого и второго пикОвых детекторов соединены с выходом полосового фильтра, а вторые входы - с выходом генератора импульсов, выход, первого пикового детектора соединен с первыми входами второго и третьего сумматора соединен с выходом второго пикового детектора, а выход с входом первого масштабного блока.

Фиг.11

Щ

Ф

О

Фиг. 5