Устройство для определения координат центра светового пятна Советский патент 1975 года по МПК G06J1/00 

второму выходу четырехкаиалЕЛюго усилителя, выход через последовательно соединенпые блок разности порядков н преобразователь разность п орядков-частота-к первому входу преОбразо;вателя временной интервал-код, второй вход которого через последовательно соединенные коммутатор мантисс и преобразователь напряжение -временной интервал соединен с выходом блока пнковых детекторов, а выход - со счетнымн входам) суммирующего и реверсивных счетчиков. Выход суммирующего счетчика подключен к входу регистра хранения кода суммы, выходы реверсивных счетчиков через соответствующие регистры хранепня кодов координат-соответственно к входам первого н второго преобразователей код- напряжение, а выходы этих преобразователей соответственно через первый н второй операционные уснлнтели-к одноименным выходам устройства. В коитурах обратной связи онерационных уснлителей включены переменные резнсторы, управляющие входы которых соед шены с выходом регистра хранения кода сум.мы, а выходы старщих разрядов реверсивных счетчиков через первый и второй триггеры знаков координат - соответственпо с управляющими входами регистров храиення кодов координат и третьим н четвертым выходами устройства. Входы синхронизации блока разпости порядков, коммутатора мантисс, преобразователя напряжение - временной интервал, уиомянутых счетчиков и регистров подключены к выходу распределителя унравляющих импульсов.

На фиг. 1 нредставлепа блок-схема устройства; па фиг. 2-припциниальная схема преобразователей разность порядков - частота н временной интервал - код.

Устройство (фиг. 1) содержит блок i CBLM-Oчупстпительных элемс1ггов, подключсмшый к входам четырехканального усилителя 2, iie|)вая группа выходов которого соединена с входами блока 3 ннковых детекторов, а вторая группа выходов - с входами блока 4 хранения порядков. Выходы блока 3 подключены к входам коммутатора 5 мантисс, .од которого соединен с входом преобразователя 6 напряжение - временной ннтервал, подсоединенпого к входу нреобразователя 7 временной интервал- код. Между выходами блока 4 хранения порядков и вторым входо.м преобразователя 7 включены последовательг.о блок 8 разпости норядков и нреобразовате,1ь 9 разность порядков--частота. Выход преобразователя 7 нодк.иочен к счетным входам jjeBcpcinnibix счетчиков 10 и 11 и суммирующего ечетчика 12. Выходы счетчиков 10, 11 и 12 соедиг:еиы с входами регистров 13 и 14 хранения кодов координат и pejHCTpa 15 хранения кода суммы. Между разрядамн счетчн1 ог; 10 п 11 и входамн управления регистров 13 и 14 включены триггеры 16 н 17 знаков коорднаат. Выходы регистров 13 и 14 связаны с входами иреобразователей 18 н 19 код - напряжение, подключенных к входам операционных yi.-n.;niтелей 20 и 21, используемых для нормирования коорднпат. В когггурах обратной связи усилителей 20 и 21 включены перемеппые резисторы 22 и 23. соеди1 е1П1ые цепями регулирования с выходами регистра i5. Входы синхронизации блока 3 пиковых детекторов, коммутатора 5, преобразователя 6, блока 8 разности порядков, счетчиков 10, 11, 12 и регистров 13, 14 и 15 соединены с выходам н распределителя 24 унравляющих и.мнульсов.

Преобразователь разность норядков - частота нредставляет собой генератор 25 импульсов, 1юдключеппый к входу делителя частоты. Делитель частогы иостроен на триггерах 26-29 (фиг. 2), связаиных с первыми входа.ми вептилей 30-33, к вторым входам которых подключены выходы блока 8 разности норядков. Выходы ве1ггилей 30-33 объедгшеиы иа входах вентиля 34. Преобразователи 35, 36 и 37 разиость иорядков - частота для трех других каналов усиления аналогичны первому.

Преобразователь времеииой шггервал - код вынолнеп в виде вентилей 38-14, к первым входам которых подключены выходы преобразователя 9 (фиг. 1 и 2), а к вторым - выход преобразователя 6 напряжение - временной ннтервал. Выходы ве1ггилей 38-41 обьедннены на входах вентиля 42.

Устройство для оиределення коо.)дииат цеитра светового иятна работает следующим образом.

В момент вспышки светового импульса па выходах блока 1 возникают одновременно четыре импульса, амплитуды которых нронорциональны освещенным нлощадка.м соответствующих светочувствительных элементов блока 1. Указанные импульсы иостуиают па входы каналов усилителя 2. На выходах усилителя появляются усиленные импульсы, амнлитуды которых .можно еч1Ггать мантиссой сигнала, а номер каскада онределенного канала с паибольнщм неискаженным выходным и.мпульсом - порядком сигнала.

Амплитуды импульсов временно запоминаются в блоке 3 пиковых детекторов, а значения норядков -в блоке 4 хранения норядков. Значенпя норядков сравниваются межл.у собой п выбирается нанбольн1ее из них, а в блоке 8 вычисляются разности между наиболь1ННМ н текун нмн значениями иорядков.

После заномина1п-1Я мантисс в блоке 3 пиковых детекторов из распределителя 24 имнульсов на вход управления преобразователя 6 поступают последовательно четыре 1П1ЛОобразныхимнульса, которые поочередно сравниваются с папряженнями, имеющимися на выходе коммутатора 5. В результате сравнепня на выходе нреобразователя 6 возникает последовательность из четырех имнульсов одинаковой амнлнтуды, нричем длительность 7 каждого из них пропорциоиальна соответствующему значению иапряжеиия. В иреобразователе 7 с помощью вептилей 38-41 вынолняется занолпенне интервалов Т имп мьсами

определенной частоты, причем значение частоты для каждого из интервалов Т выбирается в зависимости от разности порядков. .Максимальная частота генератора 25 делится триггером 26 на 2, триггерами 28 и 29 - на 3, а триггером 27-«а 4. Значения разностей порядков с выхода блока 8 поступают на входы вентилей 30-33 в унитарном коде. Благодаря этому откры вается только один из вентилей 30-33, и на выходе вентиля 34 появляются им.пульсы с частотой, заданной кодом разности порядка. В результате указанных действий число импульсов в каждом пакете пропорционально нормализованной мантиссе, т. е. приведенной к наибольшему порядку. После нормализации коды мантисс пригодны для вьшолне:ния над ними операций сложеиия и вычитания.

Полученные пакеты импульсов поступают на счетные входы счетчиков10, 11 и 12. Направление счета задается распределителем 24 импульсов: счетчик 10 работает в режиме сложепия для импульсов первого п четвертого пакетов, а для импульсов второго и третьего пакетов- в режиме вычитания. Счетчик 11 суммирует импульсы первого и второго пакетов и вычитает из полученной суммы импульсы третьего и четвертого пакетов. Счетчик 12 для импульсов всех четырех пакетов является суммирующим. По окончании счета в счетчиках 10, 11 и 12 запоминаются двоичные коды

«x rtl-«2Лз+«4,

Пу «1+Л2-Лз-«4, «2 «i+rt2-f-«3 + «4.

Знаки чисел «х и Пу заномипаются в триггерах 16 и 17. Если знаки положителып е, то числа из счетчиков 10 и 11 переписываются в регистры 13 и 14 в прямом коде. В нротивно.м случае они передаются в регистры 13 и 14 в обратном коде с добавлением единицы в младший разряд. Число n-s. передается из счетчика 12 в региетр 15 всегда в прямом коде. Для определения координат центра пятна необходимо вычислить от1ЮИ1ения

у

n.:

Значения х и у не изменятся, если числитель и знаменатель каждой дроби в выражепнн умножить на одно и то же число 2, где ч равно числу сдвигов в регистре 15 до появления единицы в его старшем разряде. На такое же число разрядов одновременно сдвигаются числа в регистрах 13 и 14. В результате сдвигов в регистрах 13, 14 и 15 запоминаются числа .V.v n.x-2-, .Уу Лу2 и A2 ns2 Благодаря указанным операциям сужается диапазон изменения коэффициента передачи операционных силителей 20 и 21 в процессе нормализации нанряжений координат. Нанряжения на выходах преобразователей 18 н 19 пропорцноиальны чнслам Л .х- н .Yy.

фх Лх6эт , (py AVt/aT ,

где UST:-эталонное напряжение.

Кодом регистра 15 устанавливаются такие

значения резисторов 22 и 23, при которых

коэффициенты передачи усилителей равиы

числу ,- .При этом иа выходах усилитеjV2

лей 20 и 21 появляются налряження, пропорциональные координатам центра светового пятна,

U, W, U,, .

.V у

, 4f-f/OT .

.V V

Из последних выражений видно, что выходиые ианряже1П Я устройства не зависят от величины лучистого потока, а определяются только положением светового нятна относительно координатных осей. Благодаря наличию блока храпения порядков, блока разности порядков, коммутатора мантисс н нреобразователей напряжение - временной интервал, разность порядков - частота и временной интервал - код достигается высокое быстродействие при измерении амплитуд импульсов (ютоприемника и полная безынерционность тракта усиле1П1я по отпон1ению к огибающей вспышек излучения. Такие свойства устройства позволяют нрименятьегодля регистрации однократных вспыщек излучения. Наличие счетчиков и

регистров хранения кодов координат обеспечивает возможность стабильного значения координат центра светового пятна в течение неограиичеино длительного времени.

П р е д м е т и з о б р е г е н н я

Устройство для определения координат центра светового иятпа, содержащее блок светочувствительных элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами четырехкапального усилителя, распределитель управляющих импульсов, блок пиковых детекторов, вход icoToporo по.1,к;почен к первому выходу четырехкапального усилителя, в.ход

синхронизации - к выходу распределителя управляющих импульсов, огличающсгся тем, что, с целью повышения быстродействия и стабильности .хранения координат пятпа, опо содержит коммутатор маптисе, преобразователи напряжение - вреленной интервал, временной питервал-код, код-нанряжение, разность порядков - частота, блок разности порядков, два ревсрснвпых н суммирующнГ счетчики, два трипера знаков координат, два

регистра хранения кодов координат, регистр хранения кода еуммы, операционные усилители, переменные резнсторы и блок хранения норядков, вход которого нодключен к второму выходу четырехканального усилителя, выход

через носле.товательно соединенные блок разHocTir )10рядков и преооразователь разность порядков - частота подключен к первому входу преобразователя временной интервал-код, второй вход которОго через последовательно соедппепные коммутатор мантисс н преобразователь папряжепие - времепнон подключеп к выходу блока ппковых детекторов, выход соедипеп со счетными входами суммирующего п реверсивных счетчиков, выход суммирующего счетчпка иодключеп к входу регистра хра непия кода суммы, выходы реверсввных счетчиков через соответствующие регистры храпения кодов координат соедипаны соответственно с входами первого и второго преобразователей код - напряжепие, вЫхХоды которых соответствешю через первый и второй операциониые усилителей подключены к одноимениьш выходЗМ устройства, в контурах обратной связи операци-онных усилителей включены переменные резисторы, управляющие входы которых соедипе 1{А С ВЫХОДОМ регистра храпения кода суммы, выходы старших разрядов деверсивпых счетчиков через первый п второй триггеры знаков коордииат соединены соответственно с управляющими входами регистров хранения кодов координат и третьим и четвертым выходами устройства, входы синхронизации блока разности норядков, коммутатора мантисс, преобразователя нанряжение - временной интервал, упомянутых счетчиков и регистров подключены к выходу распределителя управляющих

ИМПУЛЬСОВ.

.V

;г5

г/г.7

П5

rij

I

.14

45

HJI

f-,J