Электронно-оптический датчик координат Советский патент 1975 года по МПК G06K11/00 

i

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических информационных системах в качестве датчика следящей системы, преимущественно для слежения за светящимся объектом, а также для определения координат светового пятна на плоскости.

Известны электронно-оптические датчики координат, выполненные без движущихся частей, где с помощью визирного устройства изображение источника излучения проецируется на фотоприемник, чувствительная поверхность которого выполнена в виде четырех изолированных квадрантов. Каждый квадрант фотоприемника соединен с соответствующим амплитудным компаратором через интегрирующую схему, содержащую, например, усилитель, между входом и выходом которого подключена интегрирующая емкость и параллельно ей - ключ для разряда емкости. Амплитудные компараторы имеют одинаковый порог срабатывания. При отклонении изображения источника излучения от оптической оси датчика срабатывание каждого амплитудного компаратора происходит неодновременно, что фиксируется устройствами сравнения, которые формируют выходной сигнал датчика.

Недостатком такого устройства является суцдественная зависимость позиционной характеристики датчика от параметров источника излучения и погрешностей электронной схемы обработки информации, т. е. от погрещностей интегрирующих схем, уходов порога срабатывания амплитудных компараторов, погрешностей импульсных с.хем сравнения.

Цель изобретения - повышение точности работы датчика.

Указанная цель достигается тем, что в известный электронно-оптический датчик координат, имеющий визир, оптически связанный с фотоприемником, чувствительная поверхность которого вьшолнена в виде четырех изолированных квадрантов, усилитель и схему сравнения, дополнительно введены демодулятор и переключателп, соединяющие попарно диагонально расположенные квадранты фотоприемника с одним из входов усилителя, выход которого связан со входом демодулятора и через схему сравнения с другим своим

входом, выходы демодулятора подключены к выходу датчика. Такое выполнение датчика позволило получить на выходе демодулятора позиционный сигнал, а на выходе усилителя сигнал, который не зависит от положения светового пятна на чувствительной поверхности фотоприемника, но несет информацию обо всех других параметрах датчика: чувствительности фотоП})Г1елшпка, интенсивности падающего света, коэффициенте усиления усилителя и т. д. С помощью схемы сравнения и усилителя этот сигнал стабилизируется па одном уровне, что позволяет получать на выходе демодулятора позиционную характеристику датчика с высокой точностью. На чертеже представлена блок-схема нре;,лагаемого . Датчик состоит из визира i, выполненного, нанример, в виде прямоугольной диафрагмы, в результате источник излучения 2 образует на чувствительной поверхности фотопригмника 3 световое пятно 4. Чувствительная поверхность фотоириемипка 3 выполнена в виде четырех изолированных друг от друга квадрантов 5, 6, 7, 8, которые подключены к усилителю 9, имеющему регулируемый коэффициент передачи, через переключатели 10. Усилитель 9 одновременно соединен с демодулятором 11 и со схемой сравнения 12, имеющей опорный сигнал и опорное, причем выход схемы сравнения связан с усилителем 9 для изменения коэффипиента передачи усилителя 9. Переключатели 10 могут быть выполнены, например, в виде двух ключей 13, 14, каждый из которых работает на частотах 2/ и /. Принцип работы устройства следующий: при попадании источппка излучеипя 2 в поле зрения датчика визир I проецирует излучение 2 на чувствительную иоверхность фотоприемпика 3 в виде светового пятиа 4, например в виде прямоугольника. В результате кажды квадрант 5, 6, 7, 8 фотоприемника 3 выдает сигнал, пропорциональный световому потоку. При равномерном освещении светового иятпа 4 величина сигналов с квадраитов Г)-8 пропорциональна площади засвеченных участков каждого из квадрантов 5-8. Сигналы с фотоприемника 3 через переключателн 10 иостуиают на вход уснлнтеля 9. Поскольку ключи 13 и 14 работают па частотах 2/ и / соответственно, то сигнал па входе усилителя 9 в каждый момент времени представляет собой суммарный сигнал с одной из пар квадрантов, например сначала два квадранта 5, 6, затем два верхних 7, 8, далее два левых 6, 7 и два правых квадранта 5, 8 и т. д. В результате входной сигнал усилителя 9 содержит информацию о положении светового иятна 4 на чувствительной поверхности фотоприемиика 3 в виде переменной составляющей, в то время как среднее значение выходного сигнала усилителя 9 не зависит от положения светового иятиа 4 и эквивалентно световому потоку от половины светового иятпа 4. Усиленный переменный сигнал с помощью демодулятора 11 преобразуется в выходной сигнал датчика, а среднее значение выходного снгнала усилителя 9 поступает на вход схемы сравнения 12, если оно отличается но величине от U опорное, то изменяется коэффициент передачи усилителя 9 таким образом, чтобы среднее значение выходного сигнала усилителя 9 было равно U опорное. При изменении интенсивности источника излучения 2, чувствительности фотоириемника 3, коэффициента передачи переключателей 10 и коэффициента усиления усилителя 9 нропорциональпо изменяются переменная составляющая и среднее значение выходного сигнала ус11Л1ггеля 9, а вследствие стабилизации среднего значения за счет соответствующего измопсиия коэффициента передачи усилителя 9, иозиционная характеристика датчика оказывается независимой ни от нараметров источиика излучения 2, ни от параметров электронной схемы обработки информацни, поскольку все погреипшсти компенсированы обратной связью по сигналу от половины светового пятна 4. П р е д м е т и з о б р с т е и и я Электронно-оптический датчик координат, содержащий визир, оитически связанный с фотоприемником, чувствительная иоверхность которого выполнена в виде четырех изолированных квадрантов, усилитель и схему сравнения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыщеиия точности работы датчика, он содержит демодулятор и иереключатели, причем диагонально расноложеиные квадранты чувствительной иоверхности фотоприемника соедпиены попарно через переключатели с одинм из входов усилителя, выход которого связаи со входом демодулятора и через схему сравиеиия с другим своим входом, выходы демодулятора подключены к выходу датчика.

Вых. X

Вых. if

и

опорное