Позиционно-чувствительное устройство Советский патент 1974 года по МПК H03M1/22 

Изобретение Относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений оптическими средствами.

Известны позиционно-чувствительные устройства, содержащие четырехквадратный датчик, соединенный с источником питания, сопротивления нагрузки и схему формирования сигнала рассогласования.

Недостатком таких устройств является то, что они содержат громоздкую схему, реализующую сложный алгоритм определения координат.

С целью упрощения устройства схема формирования сигнала рассогласования выполнена в виде фазочувствительных выпрямителей, один из их входов подключен к источнику питания, четырех трансформаторов, каждая из первичных обмоток которых подключена к выходам двух различных соседних фотоэлементов, а вторичные обмотки трансформаторов, связанных с противоположными парами фотоэлементов, соединены последовательно и подключены к другому входу каждого из фазочувствительных выпрямителей.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит четырехквадрантный фотодатчик 1, на который падает световое пятно 2. Фотодатчик 1 соединен с источником

2

3 питания и сопротивлениями 4 нагрузки. Выходы 5-8 квадрантов I-IV фотоэлемента датчика подключены к первичным обмоткам 9-12 трансформаторов 13-16, вторичные обмотки 17-20 которых связаны с фазочувствительными выпрямителями 21 и 22.

Устройство работает следующим образом. Если на поверхность фотоэлемента датчика 1 падает световой луч так, что центр 23 светового пятна на ней отстоит от координатных осей X и У фотодатчика на Ал и Ау, при правильно подобранных сопротивлениях нагрузки ток, текущий по выходной цепн каждого из квадрантов I-IV, будет пропорционален освещенности соответствующего квадранта.

Таким образом, по обмотке 9 трансформатора 13, например, течет ток, пропорцнональный разностн лучистых нотоков. падающих па соседние квадранты I и И фотоэлемента датчика 1, поскольку эта обмотка подключена к квадрантам между соответствующими сопротивлениями нагрузки. Аналогично по обмотке 10 трансформатора 14 течет ток, пропорциональный разности потоков квадрантов III

и IV.

Обмотки подсоединены к выходам противоположных пар квадрантов фотоэлемента датчика 1. Сигнал, идущий на фазочувствительный выпрямитель 21, определяется суммой

э. д. с., наводимых во вторичных обмотках

грансформатороБ 13 и 14, и, таким образом, он пропорционален алгебраической, сумме сигналов в первичных обмотках 9 и 10. В обмотках И, 12, 19, 20 трансформаторов 15, 6, первичные обмотки которых нодсоеди11е11ы к выходам других противоположных квадрантов фотоэлемента датчика 1, происходит то же. Иа выходе фазочувствнтельиого выпрямителя 21 получается постоянное напряжение, величина и знак которого определяют положение центра 23 светового пятна 2 по оси А , а па выходе фазочувствительного выпрямителя - аналогичный сигнал по оси У.

Фотоприемпиком датчика 1 является четырехквадрантный фотоэлемент. Квадранты I- IV могут быть образованы и отдельными фотоприемниками. Фотоэлемент является фотодиодом и работает с источником 3 импульсного питания в режиме электронной модуляции.

Возможно также иное ностроение датчика 1. Например, фотоэлемент датчика может работать в фотогальваническом режиме, когда питания пет, а переменный выходной сигнал обусловливается механической модуляцией входного ЛУЧИСТОГО потока.

Таким образом, схема устройства оказывается достаточно простой. Кроме того, гальваническая развязка между фотоэлементами датчика 1 и последующей схемой выделения сигналов рассогласования уменьшает взаимовлиянне отдельных частей схемы и: повышает точность определения координат центра светового пятна.

Предмет изобретения

Позиционно-чувствительное устройство, содержащее четырехквадрантный фотодатчик, связанные с элементами фотодатчика сопротивления нагрузки, источник питания и схему формирования сигнала рассогласования, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, схема формирования выполнена в виде двух фазочувствительных выпрямителей, один из их входов подключен к источнику питания, четырех трансформаторов, каждая из первичных обмоток которых подключена к выходам двух различных соседних фотоэлементов, а вторичные обмотки трансформаторов, связанных с противоположными парами фотоэлементов, соединены последовательно и подключены к другому входу каждого из фазочувствительных выпрямителей.

21

//f iS

19

Uy

-JTl-.