Фотоэлектрический датчик объектов Советский патент 1986 года по МПК G01D5/26 

/W

ю

ел ел

00 Од

частот (ФНЧ), компаратор 12, источник 13 опорного напряжения, блок 14 стабилизации амплитуды.сигнала. Генератор сигналов содержит операционный усилитель I5, резисторы 16, 19-21, конденсаторы 17 и 18, полевой транзистор 22, Блок 14 стабилизации содержит ФНЧ 24, Д 23, элемент 23 сравнения, источник 26 опорного напряж«1- ния. с целью увеличения дальности действия датчика путем концентрации

1

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано при исследовании аэродинамических качеств автомобилей методом выбега и калибровке спидометров.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехозащищенности датчика в условиях сложной фоновой засветки.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Фотоэлектрический датчик объектов содержит фотоприемник 1, первый и второй усилители 2 и 3, освещаемый объект 4, источник 5 света, регистрирующий блок 6, генератор 7 сигналов, первую и вторую оптические линзы 8 и 9, детектор 10, фильтр 11 нижних частот, компаратор 12, источник 13 опорного напряжения, блок 14 стабилизации амплитуды сигнала, причем фотоприемник 1 и источник 5 света расположены так, что при появл€;нии объекта 4 в зоне чувствительности фотоэлектрического датчика объектов световой поток источника 5 света, отражаясь, от объекта 4, попадает на фотоприемник 1, выход фотоприемника 1 подключен к входу первого усилителя 2, выход которого соединен с первым входом генератора 7 сигналов, выход которого через второй усилитель 3 соединен с источником 5 света,, с входом детектора 10 и с входом блока 14 стабилизации амплитуды сигнала выход которого соединен с управляюсветовой энергии в луче введены оптические 8 и 9. Фотоэл ектрк- ческий датчик устанавливают на автомобиле. На полотне дороги наносят метки в виде отражаю1 у х полос - объект 4, Изобретение позволяет использовать схему генератора 7 сигналов как для усиления сигнала, так и для питания источника 5 света, обходясь всего лишь одной частотно- избирательной цепочкой. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

-щим входом генератора 7 сигналов, выход детектора 10 подключен через фильтр 11 нижних частот к первому- входу компаратора 12, второй вход ко- 5 торого соединен с выходом источника 13 опорного напряжения, выход компаратора 12 соединен с входом регистрирующего блока 6.

Генератор 7 сигналов содержит опе10 рационный усилитель (ОУ) 15, резистор 16 и конденсатор 17 (последовательная цепочка моста Вина), конденсатор 18 и резистор 19 (параллельная цепочка моста Вина), резисторы 20 и

5 21 (цепь отрицательной обратной связи) и полевой транзистор 22, причем первые выводы резистора 16 и конденсатора 17 соединены с первым входом генератора 17 сигналов, второй

20 вывод конденсатора 17 соединен с неинвертирующим входом ОУ 15 и с первыми выводами конденсатора 18 и резистора 19, вторые выводы которых

соединены с общей шиной, с первьм вы25 водом резистора 20 и со стоком полевого транзистора 22, исток которого соединен с вторым выводом резистора 20, с инвертирующим входом ОУ 15 и с первым выводом резистора 21, вто30 рой вывод которого соединен с выходом ОУ 15, с вторым выводом резистора 16 и с выходом генератора 7 сигналов, управляющий вход которого соединен с затвором полевого транзисто35ра22.

Блок 14 стабилизации амплитуды сигнала содержит детектор 23,фильтр

24 нижних частот, элемент 25 сравнения и источник 26 опорного напряжения, причем вход блока 1А стабилизации амплитуды сигнала через последовательно соединенные детектор 23 и фильтр 24 нижних частот соединен с первым входом элемента 25 сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника 26 опорного напряжения, а выход соединен с выходом блока 14 стабилизации амплитуды сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Фотоэлектрический датчик устанавливается на автомобиле. На полотне дороги или сбоку наносятся метки в виде отражающих полос, которые будем называть объектом. 4. При попадании оптической оси датчика на объект 4 световые лучи от источника 5 отражаются от объекта и попадают на фотоприемник 1.

Линзы 8 и 9 служат для концентрации световой энергии лучей, что позволяет значительно увеличить расстоя нке от датчика до объекта при сохранении значительной величины отраженного от объекта сигнала. Для увеличения дальности действия датчика в качестве объекта 4 можно применить световозвращатель.

При отсутствии объекта лучи источника 5 света практически не попадают на фотоприемник 1 и генератор 7 сигналов за счет обратной связи генерирует колебание определенной амплитуды.

При встрече с объектом 4 световой поток, идущий от источника 5 света, отражается от объекта 4 и попадает на фотоприемник 1 . Далее сиг- нал поступает на первый усилитель 2, представляющий собой каскадньй усилитель .

Работа генератора 7 сигналов со стабилизацией амплитуды колебаний ;отличается тем, что достаточно малей щих добавлений энергии в частотно- избирательную цепь генератора, чтобы амплитуда колебаний на выходе генератора возросла, в случае совпадения фазы генерируемых колебаний и пришедших от фотоприемника 1, или уменьшилась, в случае несовпадения фазы генерируемых колебаний и сигналов от фотоприемника 1.

558604

Поэтому при встрече оптической оси фотоприемника 1 с объектом 4.сигнал источника 5 излучения попадает на фотоприемник 1, проходит через 5 усилитель 2 и воздействует на частотно-зависимую цепь генератора 7 сигналов , увеличивая или уменьшая при этом амплитуду сигнала на его выходе, а следовательно, и в тракте обработ10 ки сигнала.

Схема устройства построена таким образом, что постоянная времени фильтра 24 нижних частот значительно больше постоянной времени фильтра 11

15 нижних частот. Поэтому в случае изменения амплиту.ды генерируемых колебаний первой срабатывает цепь, состоящая из детектора 10, фильтра 11, компаратора 12, источника 13 опорно-

20 го напряжения и регистрирующего блока 6, вызвав изменение сигнала на выходе компаратора 12, а следовательно, и запись указанного состояния ко мпаратора в регистрт-;рующий блок 6.

25 в зависимости от того, уменьшает- ся или увеличивается амплитуда колебаний генератора 7 сигналов при встрече пучка света с объектом 4, задается и величина напряжения источника

30 13 опорного напряжения. В случае возрастания сигнала генератора 7 сигналов величина напряжения источника 13 опорного напряжения выбирается несколько вьщ1е значения напряжения на

3 выходе фильтра 11 нижних частот при отсутствии объекта в поле зрения оптической системы датчика.

В случае снижения сигнала генератора 7 сигналов, величина напряжения

40 источника 13 опорного напряжения выбирается несколько ниже значения напряжения на выходе фильтра 11 нижних частот при отсутствии объекта в поле зрения оптической системы датчика.

45 Применение второго усилителя 3 со значительным коэффициентом усиления (порядка нескольких сотен) позволяе значительно увеличить чувствительность частотно-избирательной цепи к

50 сигналам, поступающим от фотоприемника 1, а следовательно, и увеличить общую чувствительность датчика.

Подключение выхода первого усилителя 2 именно к точке соединения кон55 денсатора 17 и резистора 16, образующих последовательную цепочку моста Вина, позволяет практически полностью устранить влияние постоянной составляющей светового потока на работу устройства, а также снизить влияние импульсных помех и сигналов частот, не равных частоте резонанса частотно избирательной цепи генератора.

Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет использовать- схему генератора 7 сигналов как для усиления сигнала, так и для питания источника 5 излучения, обходясь всего лишь одной частотно- избирательной цепочкой Таким образом, отпадает необходимость в подстройке частоты генератора и резонансного усилителя.

Формула изобретения

I. Фотоэлектрический датчик объектов, содержащий Аотоприемник, первый и второй усилители, источник света, регистрирующий блок и генератор сигналов, причем фотоприемник и источник света расположены так, что при появлении объекта в зоне чувствительности фотоэлектрического датчика объектов световой поток источника света, отражаясь от объекта, попадает на фотоприемник, выход которого подключен к входу первого усилителя, а выход генератора сигналов соединен с источником света через второй усилитель, отличающийся тем, .что, с целью повьше- ния чувствительности и помехозащищенности датчика в условиях сложной фоновой засветки, в него введены детектор, фильтр нижних частот, компаратор, источник опорного напряжения блок стабилизации амплитуды сигнала, при этом выход первого усилителя соединен с первым входом генератора сигналов, выход второго усилителя подключен к входу детектор°а и к входу блока стабилизации амплитуды сигнала, выход которого соединен с управляющим входом генератора сигналов , выход детектора подключен через фильтр нижних частот к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к входу регистрирующего блока.

2.Датчик поп.1,отличаю- с щ и и с я тем, что генератор сигналов содержит операционный усилитель, четыре резистора, два конденсатора и полевой транзистор, причем первые выводы первых конденсатора и резис10 тора соединены с первым входом генератора сигналов, второй вывод первого конденсатора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и первыми выводами вторых конt5 денсатора и резистора, вторые выводы которых соединены с общей шиной, первым вьшодом третьего резистора и со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с вторым выво20 дом третьего резистора, с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилите5 ля, с вторым выводом первого резистора и с выходом генератора сигналов, управляющий вход которого соединен с затвором полевого транзистора.

3.Датчик поп.1,отличаю- 0 щ и и с я тем, что блок стабилизации амплитуды сигнала содержит детектор, фильтр нижних частот, элемент сравнения и источник опорного напряжения, причем вход блока стабис лизации амплитуды сигнала через последовательно соединенные детектор и фильтр нижних частот соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выхоQ дом HCTq4HHKa опорного напряжения, а выход соединен с выходом блока стабилизации амплитуды сигнала.

4.Датчик ПОП.1, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения дальности его действия путем концентрации световой энергии в луче, в него введены две оптические линзы, причем в фокусе одной из них находится источник света, а в фокусе другой - фотоприемник.

Изобретение может быть использовано при исследовании аэродинамических качеств автомобилей методом выбега и калибровке спидометров. Целью изобретения является повьше- ние чувствительности и помехозащищенности датчика в условиях сложной фоновой засветки. В устройство, содержащее фотоприемник 1, усилители 2 и 3, источник 5 света, регистрирующий блок 6, генератор 7 сигналов, для достижения цели введены детектор 10 (Д), фильтр И нижних (Л