ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G09G3/14 

1

Индикатор относится к элементам систем автоматического управления и является прецизионным преобразователем линейных перемещений в электрические сигналы.

Известны индикаторы линейных (угловых) перемеидений, содержаш,ие оптически соединенные светодиоды, шторку н фотоприемники, выход одного из которых через усилитель сигналов рассогласования соединен с одним из светодиодов.

Предлагаемый индикатор отличается от известных тем, что, в целях уменьшения дрейфа нуля, он дополнительно содержит полупрозрачную пластину, расположенную между светодиодами и шторкой на равных расстояниях и параллельно чувствительным поверхностям фотоприемников, расположенных на одной оптической оси, и цилиндрические линзы, установленные перед фотоприемниками.

Па чертеже показана схема предлагаемого индикатора.

Индикатор содержит светодиоды 1 к 2, сигнальный фотоприемник 3, фотоприемник 4 схемы выравнивания; шторку 5, связанную с чувствительным элементом, перемеш;ение которой измеряется или отрабатывается; усилитель 6 сигналов рассогласования мощностей излучения излучателей с элементами преобразования, цилиндрические линзы 7 и S, полупрозрачную пластину 9 и щитки /О.

Первоначально шторка находится в нулевом положении. Светодиоды возбуждаются поочередно (в нротивофазе) прямоугольными импульсами или гармонической огибающей на фоне постоянного смещения. От каждого светодиода поток излучения попадает на полупрозрачную (например, стеклянную) пластину, установленную в плоскости, параллельной плоскости шторки. Большая часть потока излучения проходит через пластину и щель в шторке н попадает на плоскость линзы 8, установленной так, чтобы ее фокус лежал на поверхности фотонриемника 3, а ось была параллельна кромкам шторки. Таким образом на поверхности приемника образуются параллельные, узкие, близко расположенные зоны облучения от светодиодоБ, участвующие в создании полезного сигнала.

Отраженная, небольшая, часть упавшего на поверхность полупрозрачной пластины потока излучения попадает на плоскую поверхность линзы 7, затем на поверхность фотоприемника 4, включенного в контур цепи выравнивания. Па поверхности этого приемника создаются две полоски облучения, интенсивность которых в точности пропорциональна потокам, надающим на фотоприемник 5.

Работоспособность описываемой конструкции обеспечивается установкой затеняющих щитков 10, нрепятствующих непосредственному попаданию потоков излучения от светодиодоБ на светочувствительную поверхность приемника 4.

При появлении разности в падающих на приемник 3 потоков от двух излучателей эта же разность выделяется фотоприемником 4 и, будучи усиленной усилителем 6, так воздействует на возбуждение излучателя светодиода 1, чтобы подавить возникшее первоначальное рассогласование. Когда шторка паходится в нулевом положепии, изменившиеся, по выровненные контуром выравнивания потоки при любОМ изменении чувствительности приемников не могут вызвать появления переменной составляющей сигнала на выходе индикатора, что и объясняет стабильность его нуля. Установленные перед фотоприемниками линзы не только повышают иптенсивность падающей на поверхность приемника излучения мощности, но и устраняют составляющую дрейфа, вызываемую в известных индикаторах тепловыми деформациями корпусов фотоприемников, кристаллодержателей и т. д. Любая такая деформация неизбежно приводит к изменению телесного угла, под под которым излучатель «видит поверхность приемника, и, следовательно, к дрейфу полезного сигнала. Об разование на поверхности приемника узких полос облучения, параллельных кромкам шторки, устраняет причипу дрейфа, поскольку телесный угол, мощность излучения в котором участвует в создании полезного сигнала, остается неизменным и определяется контуром плоской поверхности цилипдрической линзы, установленной симметрично относительно излучателей.

При смещении шторки из нулевого положения на фотоприемнике 3 выделяется сигнал, пропорциональный разности перераспределенных шторкой переменных составляюших потоков излучения, а его фаза зависит от направлепия смещепия.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический индикатор линейных перемещений, содержащий светодиоды и оптически соединенные шторку и фотоприемники, выход одного из которых через усилитель сигналов рассогласования соединен с одним из светодиодов, отличающийся тем. что, с целью компенсации дрейфа нуля индикатора, он содержит полупрозрачную пластину, расположенную между светодиодами и шторкой на равных расстояниях и параллельно чувствительным поверхностям фотоприемников, и цилиндрические линзы, установленные перед фотоприемниками, расположенными на одной оптической оси.