Фотоэлектрическое устройство для измерения премещений Советский патент 1978 года по МПК G01B19/00 

Изобретение относится к измерителыной технике, а именно к конструкции .5 устройств для измерения механических перемещений.

Известно фотоэлектрическое устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, схему питания источника счета с регулятором тока и фотрчувствительные элементы .

Это устройство является наиболее близким по технической сущности кпредлагаемому изобретению.

Недостаток известного устройства заключается в сравнительно низкой точности- измерений,обусловленной нестабильностью его коэффициента передачи, характеризуемого суммарным фототоком всех фоточувствительных элементов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается за счет того, что описывае1Лое устройство снабжена системой электрической компенсационной обратной связи, установленной между -блоком питания источника света и фоточувствительными элементами и состоящей из сумматора и схемы вычитания с внутренним уменьшаемым сигналом, причем входы сумматора подключены к выходам фоточувствительных

элементов, а выход - к схеме вычитания, подключенной к схеме питания источника, света.

На чертеже изображена функционгшьная схема устройства.

Фотоэлектрическое устройство для измерения перемещения содержит источник света 1, представляющий собой, например, арсенидгаллиевый инжекторны плоскостный диод, механическуюдиащрагму 2 с отверстием для пропускания света, объектив, выполненный в виде, например, шаровой линзы 3 (с оптической осью, проходящей через точку 0 в несмещенном и точку 0 в смещенном положениях), позиционно-чувствитель ный фотоэлемент 4, состоящий из общего основания 5 со светочувствительным покрытием с вырезом, на котором в продольном Направлении размещено два отдельных фоточувствительных элемента 6 и 7, источник 8 напряжения постоянного тока для перевода фоточувствителных элементов б и 7 в фотодиодный, режим работы, систему электрической компенсационной обратной связи, состоящей из сумматора 9 с резистором-потенциометром 10 и схемы 11 выбирания с уменьшаемым внутренним сигналам, схему разности, включающую дифференциальные резисторы 12 и 13, источник напря жения постоянного тока, выполненный в виде, например, гальванической бата реи 14 для питания схемы вычитания, переключатель 15 рода работы, индикатор 16 выходного сигнала и схему пита ния источника, света. Схема питания источника света содержит операционный усилитель напряжения с дифференциальным усилителем 17 напряжения и резисторами 18, 19 и 20 .и источники электропитания, выполненные в виде, например, гальванических батарей 21 и 22. Питание источника света осуществляется через регулятор тока, в состав которого входят источник постоянного напряжения, например гальваническая батарея 23, диф ференциальный усилитель 2,4 напряжения резистор 25 для ограничения выходного тока усилителя 24 и переменный резистор 26 длярегулировки смещения напря жения на входе усилителя 24. Устройство работает следующим образом. Объект 27, перемещение которого необходимо измерить, механически, напри мер, с помощью клеевого соединения 28 соединяется с шаровой линзой 3. В несмещенном положении линзы световое пятно (с центром в точке О ) одинаково освещает оба фоточу вствител ных элемента 6 и 7 и фототокй, генери руемые указанными фотоэлементами, рав ны по величине. Смещение объектива и объекта в направлении от точки О до точки Oj, смещает центр светового пятн на фотоэлементе 4 в точку О. В смещенном положении световое пятно уже по разному освещает фоточувствительные элементы. Разность световых потоков, падающих на фоточувствительные элементы Ь и 7, определяет разность фотоэлектрических токов фоточувствительных элементов, которая, в qвoю очередь, является источником выходного сигнала, выделяемого с помощью схе мы разности, состоящей из резисто ов 12 и 13. Электрическая компенсационная обратная связь по суммарному фототоку фотоэлемента 4 обеспечивает стабилизацию яркости светового потока источника света 1. Сигнал напряжения обрат ной связи, определяемый суммой падения напряжений от протекания фототоков на резисторе-потенциометре 10 в схеме вычитания 11 с величиной ЭДС гальванической батареи 14, а сигнёш их рассогласования, я пяющийся входным сигналом для операционного усилителя, воздействует через усилители, 17 и 24 и. ограничительный резистор 25 на источник света 1. При появлении сигнала рассогласования, например, положительной полярности на входе операционного усилителя, увеличивается рабочий ток питания инхсекторного диода (источник света 1) , увеличивается яркость светового потока и увеличивается соответственно суммарный фототок позиционно-чувствительного фотоэлемента 4. Это, в свою очередь, приводит к пропорциональному увеличению сигнала обратной связи, снимаемого с резистора-потенциометра 10. Поскольку при этом в схеме вычитания 11 данный сигнал вычитается из ЭДС батареи 14, на выходе схемы вычитания сигнал рассогласования уменьшается. При появлении сигнала рассогласования отрицательной полярности наблюдается обратная картина. Переключатель 15 рода работы позволяет отключить систему электрической компенсационной обратной связи, что используется обычно для предварительной проверки работоспособности схемы. Таким образом, введение в конструкцию устройства системы электрической компенсационной обратной связи, установленной между схемой питания источника света и фоточувствительными элементами, позволяет, поддерживая на заданном уровне величину cy,мapнoгo фотоэлектрического тока позиционночувствительного фотоэлемента, увеличить постоянство коэффициента передачи устройства, а следовательно, повысить точность измерений. Формула изобретения. Фотоэлектрическое устройство для измерения перемещений, содержащее источник света, питание источника света с регулятором тока и фоточувствительные элементы, отличающееся тем, что,, с целью повышения точности измерений, оно снабжено системой электрической компенсационной обратной связи, установленной между блоком питания источника света и фоточувсствительными элементами и состоящей из сумматора и схемы вычитания с внутренним уменьшаемым сигналом, причем входы сумматора подключены к выходам фоточувствительных элементов, а выход - к схеме вычитания, подключенной к схеме питания источника света. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Conlfot , vot 5, 49, р. 8184, fiU 9, 1962.