Фотоприемное устройство Советский патент 1987 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к устройствам для регистрации потоков излучения и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для прецизионного измерения положения или смещения светового пучка по двум координатам.

Цель изобретения - повьнненне точности регистрации положения светового пучка по двум координатам.

На чертеже нредстав.чена электрическая схема фотоприемного устройства.

Устройство содержит фотодиоды 1- -4, аноды которых- подключены к тине нулевого потенциала, коммутаторы 5, 6, П1унти- рующие фотодиоды 1, 2 и ком.мутаторья 7, 8, шунтирующие фотодиоды 3, 4, операционные усилители 9, 10, охваченные резистор- пой обратной связью, к неинвертирующим входам усилителей подключены катоды фотодиодов 1, 3. Выходы усилителей 9, 10 под- к;почены к входам сумматора 1 1 и через конденсаторы 12, 13 к входам узлов 14, 15 pei-истрации, соединенным через коммутаторы 16, 17 с щи ной нулевого нотеи- циа.ла. Управляющие входы коммутаторов 5, 6, 7, 8, 16, 17, подключены к выходу од- повибратора 18, входом подключенного к выходу схемы 19 сравнения, один вход которой соединен е выходом сумматора 11, другой - с источником 20 напряжения. Устройство содержит также операционные усилители 21, 22, охваченные резисторной об ратной связью, ипвертирую1цие входы которых через резисторы 23, 24 соединены с inn- ной нулевого потенциала, неипвертируюнхие входы -- еоответственно с катодами фотодиодов 2, 4. Выходы усилителей 21, 22 через резисторы 25, 26 подключены к инвертирующим входам уси;|ителей 9, 10.

Устройство работает с.ледующим образом.

При запирании коммутаторов 5-8 на входах усилителей 9, 10, 21, 22 появляются линейно нарастающие сигналы. 1:сли сопротивления резисторов 23, 24 равны ) лениям резисторов обратной связи усн.чи- телей 9, 10, а еопротивления резпсто)ов Обратной связи усилителей 21, 22 равны соиротивления.м резисторов 25, 26, то isa выходе усилителей 9, 10 появляются линейно нарастающие сп1-налЬ)1, текун1ие значения ко- т.орых пропорциональны соответсгвещю раз- пости световых потоков падающие на фотодиоды 1, 2 и 3, 4. Коэффициенты передачи но входам сумматора 11 выбраны такими, что на его выходе появляется линейно нарастающий еигнал, пропорционалыняй световым потокам, падающим на все фотодиоды, т. е. пропорциональшяй энергии светового пучка. В момент време- нп, когда напряжение на выходе сумматора оказывается равщ)1м опорному напряжению источника 20, срабатывает схема I J сравнения и но ее выходному сигналу на

ВИИИПИЗаказ 29Г)-1;44

П|()И.ЧН1)аСГВСг:Ь О nOJIIirnJUillliU-Cko

0

5

0

5

0

5

0

выходе одновибратора 18 пояЕ ляется импульс, по которому замыкаются все коммутаторы и собственн1 1е емкости фотодиодов, и конденсаторы 12, 13 разряжаются. В результате чередования тактов накопления (на- растания) и разряда этих емкостей на входах узлов 14, 15 регистрации ноявляются пилообразные сигналы, амплитуда которых определяетея только смещением светового пучка на чувствительных поверхностях фотодиодов по коордипатам X и Y и не зависит от величины энергии пучка. Узлы 14, 15 региетрации, могут быть выполнены в виде схе.м запоминания уровня. Тогда их управляющие входы подключаются к выходу од- повибратора, а управ,1яющие входы коммутаторов подключакл ся к выходу одновибратора через элеме1гг задержки. Узлы региетрации могут быть также выполнен) в виде фильтров низкой частоты, в виде схем сравнения. Коммутаторы 16, 17 ос чцествля- ют перезаряд кс))денеаторов 12, 13 до па- лряжений смеи,1ения уси.чителей 9, 10, т.е. устраняются П0|-ре пности за счет их температурного дрейфа.

Предлагаем(.)е изобретение позво;1яет устранить погрениюсть за счет взаимного в.лия- ния каналов.

Ф о р м 11ла и:ю6 р с тения Фотонриемпое устройство, соде 1жащес два канала регистрациг светового потока по X и Y координатам, кажд1)1Й н: которых содержит два ()к)тодиода, одни ii3 одноименных э,лект)().тов кол орых (зблд .тинены, два коммутал ора, щунл ирующие 1)отодиоды, онераниопньп уснлг:л ель, охваченный резисторной обратнс)й . к одно.му из входов которого 1(;,.к;1Ючен свободный вывод первого 4)()лч)дл1о. :а, а щяход усилите,ля под- к.л1оче | к вхо.л.у oCniero д,ля обоих кана- . кж с;, м чатора и через конденсатор -- к ппр лоним-() узла, еоединенпого ,: коммул ал ор с пплной ну.лево- :л. 1, управ.ляк)Н1ие входы комму- 1ИХ кана.л-ов соединен1)1 с выхо5

В (Л)

0

вхо.лу через

го НО 1

л атор:

;u)M (;,ми)в.лбр;г1О|)а, входом нодк.;1юченного к Bbi--:o.y схемы сравнения, один вход кото- poii согдннс; с iu rxo;i,OM сумматора, дру- i oii с нсл очпиком напряжения, отличающееся тем, чл о, с це.лью пош ннения точ- носл и регисгрании нол()же11ия свел ового пучка но двум кос)рдинатам, в каждый канал регисл рации вто)ой операционный vcn- .литель, охваченный резисторной об)атной гг., о.чин из входо.в которого через пер- )ЫЙ резистор соединен с 1ниной пу,левого потенциала, другой вход ео свободным выводом вл орого c)OTo;,Ho;ui, а вьгход через BTOpoii pe:incTOp соедпне с вл-орым и-ходом пер юго операционного уси.лнте.ля и с ; ходом сумматора, н|1и этом оГгьедн11ен1 111е вьшоды |:(;т()дно;1011 подключс-гН) к м.ле|к)го IMJ- ;x 4iiiia/ia.

Изобретение относится к устройствам для регистрации потоков излучения и может быть использовано в аппаратуре для прецизионного измерения положения или смещения светового пучка по двум координатам. Цель - повышение точности и регистрации положения светового пучка по X и Y координатам. Цель достигается путем исключения взаимного проникновения сигналов из канала регистрации по одной координате в канал регистрации по другой координате. Каждый канал регистрации состоит из двух фотодиодов 1, 2 и 3, 4, каждый из которых подключен к входам операционных усилителей 10, 22 и 9, 21. Регистрация светового потока осуществляется по выходному сигналу усилителей 9, 10, который периодически шунтируется ключами 17, 16, разряжая конденсаторы 12 и 13. Одновременно ключами 5, 6, 7, 8 разряжаются и емкости фотодиодов 1, 2, 3, 4. Таким образом, на входе регистрирующего устройства 14