Оптико-электронный датчик Советский патент 1977 года по МПК G01J1/10 G01J1/42 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть иснользовано в оптических следящих системах. .

Известны оптико-электронные датчики,, используемые в оптических следящих системах, юстировочных приспособлениях, навигационных приборах l,

Из известных оптико-электронных дат чиков наиболее близким по технической суШ ности к предлагаемому является датчик, со держащий объектив, два фотоприемника, эталонный источник света с модулятором, оптически связанный с фото приемниками, фильтры низкой частоты и фильтры высокой частоты, входы которых соединены с като- дами соответствующих фотоприемников, и источник питаш я 3 J.

Объектив проецирует, световой зонд от источника света, по которому определяйт ся угловое рассогласование, в виде узкой полосы на фотоприампики, первый из которых имеет треугольную диафрагму, а второй -пряк оугольную. При появлерши углового рассоглосовпиия световой зонД перемеитпртся по мупствитольным площадкам

фотоприемников. Фртоприемники также освещаются в равной степени эталонным источником модулированного света. С по- мошью фильтров высокой и низкой часто сигнал разделяется на переменную и постоянную составляющие.

Переманная составляюшая от прямоугольного фотоприемника используется как сигнал для управления коэффициентом пердачи оптико-электронного датчика по постоянной составляющей сигналов фотопри- емников. Выходной сигнал оптико-электрокного датчика представляет собой частное от деления сигналов постоянной составляющей, от пр;ямоугольного и треугольного фотоприемников.

Недостатком оптико-электронного дат чика является ограниченная область применения, посколькуво многих системах требуется иметь сигнал от датчика как в аналоговом виде, так и в виде временного интервала между двутля импульсами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика. Поставленная цепь достигается тем, что в оптико-электронный; датчик, содержащий объектив, два фотоприемника, эталонный источник света с модулятором, оптичгски связанный с фотоприемниками, фи отры низкой частоты и фильтры высокой частоты входы которых соедин ны с катодами соответствующих фотоприемников, и источник питания, введены генератор прямоугольных импульсов, ключэвое устройство, накопител ный конденсатор, управляемое сопротивлени два компаратора дифференциальный усилитель и синхронный детектор, причем один из контактов ключевого устройства соед№нен с источником питания, второй контакт с накопительным конденсатором, управляк ший вход ключевого устройства соединен с генератором прямоугольных импульсов, первые входы компараторов соединены, с на копительным конденсатором, вторые входы компараторов соединены с выходами соответствующих фильтров низкой частоты, один из выводов управляемого сопротивления соединен с катодом одного из фотоприемников, второй вывод управляемого сопротивления заземлен, управляющий вход управляемого с.опротивления соединен)с выходом синхронного детектора, вход синхронного детектора соединен с выходом дифференциального усилителя, вхСДы которых соединены с выходами фильтров высокой частоты, управляющий вход синхронного детектора соединен о модулятором. На чертеже изображена схема оптикоэлектронного датчика, вариант. Предлагаемый датчик содержит объектив 1, фотоприемники 2 и 3, эталонный источник свет л 4 с модулятором 5, оптически связанный с фотоприемниками 2 и 3, ключ&вое устройство 6, в качестве которого использован полевой транзистор, соединенное управляющим входом с генератором 7 прямоугольных импульсов, а двумя выводами - |С накопительным конденсатором 8 и катода ми фотоприемников 2 и 3 и источником 9 питания. К анодам фотоприемников 2 и 3 подключены фильтры- 10 и 11 низкой частоты и фильтры 12 и 13 высокой частоты. Выходы фильтров 12 и 13 высокой чао тоты соединены со входами дифференциального усилителя 14, выход которого соединен со входом синхронного детектора 15. Выход синхронного детектора 15 подключе к управляющему входу управляемого сопротивления 16 на полевом транзисторе, включенного между анодом фотоприемника и землей, а управляющий вход синхронного детектора 15. соединен с модулятором 5. Выходы фильтров 10 и 11 низкой частоты соединены с соответствующими входами компараторов 17 и 18; другие входы компараторов 17 и 18 соединены с накопительным конденсатором Ь через согласующий усилитель 19. Оптико-электронный датчик работает следующим образом. С помощью объектива 1 на фотоприемники 2 и 3 проекпируется изображение светового зонда. появлении углового рассогласования это изображение перемещается По чувствительным поверхностям фотоприемников 2 и 3, в результате чего световой поток, падающий на один из фотоприемпиков увеличивается, а на другой уменьщается. На выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты появл5П01 -Я постоянные сигналы, разность между которыми пропорциональна углу рассогласования. С помощью ключевого устройства 6 генератора 7 пря оутольных импульсов и источника питания 9 на накопительном конденсаторе 8 формируется периодическое линейно изменяющееся напряжение, которое через согласующий усилитель 19 подается на первые входы ком-, параторов 17 и 18. Это напряжение сравнивается компараторами 17 и 18 с соответствующими постоянными сигналами на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты, а на выходах компараторов 17 и 18 формируется периодическая последовательность импульсов, временной интервал между которыми пропорционален угловому рассогласованию. Временной интерва не зависит от величины освещенности светового зонда, поскольку при ее изменении одновременно изменяются как постоянные сигналы на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты, так и наклонпинейно изменяющегося напряжения на выходе согласующего усилителя 19, определяемый суммой фототоков фотоприемников 2 и 3. Автоматическая корректировка нестабильности чувствительности фотоприемников 2 и 3 производится следующим образом. Модулятор 5, частота которого значительно бельше частоты генератора 7 прямоугольных импульсов, управляет работой этало ного источника света 4. Переменные составляющие фототоков фо- Фоприемников 2 и 3, выделенные фильтрами 12 и 13 высокой частоты, поступают на дифференциальный усилитель 14. Разностный сигнал с его выхода детекттфуется синхронным детектором 15, опорным напряжением для которого является сигнал модулятора 5, поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 16 и изменяет его таким образом, чтобы свести к нулю разность переменных составляющих фототоков фотопрнемников 2 и 3. Слтико-электронный датчик обладает широкими функциональными возможностями так как его выход1Ъ1ми сигналами являют ся временной интервал между имнульсами компараторов 17 и 18 и аналоговый сит нал, равный разности напряжений на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты. Вместе с тем временной интервал не зависит от освещенности зонда и от изменения чувствительности фотоприемников 2 и 3. Формула изобретения Оптико-электронный датчик, содержащий объектив, два фотоприемника , эталонный источник света с модулятором, оптически ев занный с фотоприемникамр, фильтры низкой частоты и фильтры высокой частоты, входы которых соединены с катодагли соответ ствующих фотоприемников, и источник питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функцнонапь ных возможностей, в него введены генератор прямоугольных импульсов, ключевое ус ройство, накопительный конденсатор, управляемое сопротивление, два компаратора, ди ференциальный усилитель и синхронный детцктор, причем один из контактов ключевого устройства соединен с источником питания, второй контакт - с накопительным конденсатором, управлякший вход ключевого устройства соединен с генератором прямоугольных импульсов, первые входы компараторов соединены с накопительным конденсатором, вторые входы компараторов соединены с выходами соответствуюи1их фильтров ьшзкой часто1Ъ1, один из выводов управляемого сопротивления соединен с катодом одного иа фотоприемников, второй вывод управляемо о сопроттвления заземлен, управляющий вход управляемого сопротивления соединен с выходом синхронного детектора,: вход синхронного детектора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которых соединены с выходами фильтров высокой частоты, управляющий вход синхронного детектора соединен с модулятором, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Кравцов В. Н,Стрельников Ю. В, Позиционно-чувствительные датчики оптичес- ких следящих систем,М,, Наука, 1969 с, 39. 2,Николаев П, В,, Сабинин Ю. А,, Фотоэлектрические следящие системы. Л,, Энергия, 1969 с. 96, 3,Патент США М ЗО84261, кл, 25О2ОЗ, О2,О4.63.