Фотоприемное устройство Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

1 12

Изобретение относится к устройствам для регистрации потоков излучения и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для пре ,цизионного измерения положения или смещения светового пучка (пятна).

Цель изобретения - повьппение точности регистрации положения световод го пучка.

На чертеже представлена электрическая схема фотоприемного устройства.

Устройство содержит фотодиоды 1 и 2, зашунтированные конденсаторами 3 и 4, операционный усилитель 5, неинвертирующий вход которого соединен с анодом фотодиода I и через первый ключ 6 - с шиной нулевого потенциала, к которой подключены анод фотодиода 2, и через второй ключ 7 - катоды, обоих фотодиодов, схема 8 запоминания уровня, вход которого через третий ключ 9 соединен с шиной нулевого потенциала и через конденсатор 10 - с выходом операционного усилителя 5, который через резистор 11 соединен с его инвертирующим входом, подключенным через резистор 12 к шине нулевого потенциала, сумматор 13, входы которого подключены к выходу усилителя 5 и к катодам фотодиодов 1 и 2, а выход через конденсатор 14 соединен с одним из входов схемы 15 сравнения, подключенным чеп рез четвертый ключ 16 к пгане нулевого потенциала, другой вход схемы 15 сравнения соединен с источником 17 опорного напряжения, а выход - с управляющим входом схемы 8 запоминания уровня и через элемент 18 задержки - с одновибратором 19, выход которого соединен с управляющими входами всех ключей.

Устройство работает следующим образом.

При запирании ключей 3, 4, 10, 14 на выходе усилителя 5 появляется линейно нарастающий сигнал, пропорциональный разности двух световых потоков, поступающих .на фотодиоды 1 и 2, и на выходе сумматора 13 - линейно нарастающий сигнал, пропорциональный сумме двух световых потоков, т.е световому потоку всего пучка (пятна) В момент времени, когда напряжение на выходе сумматора 13 оказывается равным опорному напряжению источника 17, срабатывает схема 15 сравнения и

5

5

по ее выходному сигналу запоминается напряжение в схеме 8, При этом напряжение на выходе схемы 8 запоминания оказывается пропорциональным только смещению светового пучка по чувствительной поверхности фотодиодов и не зависит от величины и изменения светового потока. С появлением сигнала на входе одновибратора 19, на его выходе появляется импульс, по которому замыкаются все ключи, и конденсаторы 3, 4, 10, 14 разряжаются. Схема 8 запоминания необходима для устранения динамических погрешностей,, связанных с перезарядом всех конденсаторов и процессом накопления сигналов в конденсаторах 3 и 4. Элемент 18 задержки обеспечивает надежное запирание схемы 8 запоминания к 0 моменту открывания ключей. Подбором емкостей конденсаторов 3 и 4 задают такие скорости нарастания напряжений на них, чтобы за время одного такта напряжение на фотодиоде было много меньше величины его потенциального барьера (0,65 В для кремния). При этом обеспечивается режим высокоточного интегрирования. Кроме того, выбором этих емкостей добиваются одинаковой скорости нарастания напряжений на фотодиодах для равных световых потоков (центр светового пучка находится посредине чувствительных площадок фотодиодов, т.е. устраняется погрешность за счет неодинаковой чувствительности фотодиодов). Ключи 9 и 16 осуществляют соответственно перезаряд конденсаторов 10 и I4 до напряжений смещения усилителя 5 и напряжения смещения сумматора 13, т.е. устраняются погрешности за счет их температурного дрейфа. Изобретение позволяет повысить точность регистрации положения светового пучка.

Формула изобретения

0

5

0

5

Фотоприемное устройство, содержа- щее два фотодиода, зашунтированные конденсаторами, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с анодом первого фотодиода и через первый ключ - с шиной нулевого потенциала, к которой подключены анод второго фотодиода и через второй ключ катоды обоих фотодиодов, схема запоминания уровня, вход ко

торой через третий ключ соединен с шиной нулевого потенциала и через третий конденсатор - с выходом операционного усилителя, который через резистор соединен с его инвертирующи входом, подключенным через другой резистор к шине нулевого потенциала, о тлич ающе еся тем, что, с целью повышения точности регистрации положения светового пуч- ка, в него введены схема сравнения, источник опорного напряжения, элемент задержки, одновибратор, четвертый ключ и сумматор, входы которого

соответственно подключены к выходу операционного усилителя и к катодам фотодиодов, а выход через четвертый конденсатор соединен с одним из входов схемы сравнения, подключенном через четвертый ключ к шине нулевого потенциала, другой вход схемы сравнения подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к управляющему входу схемы запоминания уровня и через элемент задержки - к одновиб- ратору, выход которого соедк- нен с управляющими входами всех ключей.

Изобретение относится к устройствам для регистрации смещения светового пучка. Цель изобретения - повышение точности регистрации положения светового, пучка. Устройство позволяет повысить точность регистрации положения светового пучка за счет исключения погрешности из-за изменения его светового потока. Измерение смещения светового пучка осуществляют регистрацией линейно нарастающего напряже/2 кия на выходе бперационного усилителя 5, пропорционального разности световых потоков, падающих на фотодиоды 1 , 2, в момент равенства в схеме 15 сравнения сигнала с выхода сумматора 13, пропорционального суммарному световому потоку, и опорного напряжения источника 17. Напряжение на выходе схемы 8 запоминания уровня оказывается пропорциональным только смещению светового пучка. Погрешности за счет температурного дрейфа устраняются разрядом конденсаторов 3, 4, 10, 14 через коммутаторы 6, 7, 9, 16, которыми управляет одновибра тор 19, запускаемый через злемент 18 задержки схемой 15 сравнения. Подбором емкостей конденсаторов 3, 4 добиваются одинаковой скорости нарастания напряжения на фотодиодах при равных световых потоках. Погрешности устраняют за счет неодинаковой чувствительности фотодиодов 1,2. 1 ил. i СЛ го (Х 00 СЛ о оо