Преобразователь положения светового луча в электрический сигнал Советский патент 1980 года по МПК G06G9/00 H01L31/08 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в качестве позиционно-чувствительного датчика в системах слежеиия и ориентации.

Известны преобразователи положения светового в электрический сигнал, выполненные в виде различных конструкций фотопотенциометров и функциональ-ных координатно-чувствительных фотопроводящих устройств.

Известен преобразователь,содержащий диэлектрическую подложку, на которую нанесен фоточувствительный слой и гребенчатые электроды 1.

Недостатке такого преобразователя является то, что он не позволяет осуществлять слежение за точечными объектами.

Известно также устройство, выполненное в виде полупроводниковой пласг тины, чувствительной к свету, на которую нанесены /металлический кольцевой и центральный электроды, причем на полупроводниковой пластине внутри кольцевого электрода расположен дополнительный электрод выполненный- в виде одного -итка спирали Архимеда,/ один конец которого соединен с кольцевым электродом, а другой через нагрузку - с источником пилообразного напряжения 2},

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь положения светового луча

О в электрический сигнал, содержащий нанесенный на диэлектрическое основание фотопроводящий слой, на, котором расположены два резистивных слоя, кахщый из которых снабжен парой омиtS ческих контактов, проводящие электроды, источник питающего напряжения и нагрузочный элемент 3.

Недостатком этого преобразователя является ограниченная область

20 прнменения в качестве фотопотенциометра ..

Цель изобретения-- расширение области применения преобразователя. Поставлен|{ая цель достигается

25 тем, что в преобразователе положения светового луча в -электрический сигнал, содержащем нанесенный на выполненное в виде диска диэлектрическое основание фотопроводящий

30 слой, на котором расположены два

резистивных слоя, каждый из которых снабжен парой омических контактов, проводящие электроды, источник питающего напряжения и Нагрузочный элемент, резистивные слои расположены диаметрально противоположно, их первые омические контакты размещены в центре, а вторые т на периферии фотопроводящего слоя i проводящие электроды выполнены подковообразными и расположены на фотопроводящем и резистивном слоях концентрично с одинаковым шагом, четные проводящие электроды имеют контакт с одним .из резистивных слоев, а нечетные - с ,дpyгим, причем источник питающего напряжения и нагрузочный элемент подключены соответственно к одноименным омическим контактам резистивных слоев.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит диэлектрическое основание 1, выполенное в виде диска, фотопроводящий слой 2, резистивные слои 3,4, проводящие электроды 5 ,.б, омические контакты 7,8 и 9, 10 к резистивным слоям 3 и 4, источник 11 питающего напряжения, нагрузочный элемент 12 и светрвое пятно 13.

Устройство работает следующим образом.

Ф

При попадании сфокусированного светового пятна 13 на фотопроводящий слой 2 ток от внешнего источника 11 напряжения проходит через омический контакт 7, часть резистивног слоя 3,-четный проводящий электрод 5, нечетный проводящий электрод б, засвеченный участок фотопроводящего слоя 2 между ними, часть резистивного слоя 4, омический контакт 8 и через .нагрузочный элемент 12 поступает во внешню р цепь.

При перемещении светового пятна в радиальном направлении изменяются коммутируемые длины реэистивных слоев 3,4, что приводит к пропорциональному изменению тока в выходной цепи.

Для получения инверсной выходной характеристики для подключения преобразователя используются омические контакты 9 и 10,

Необходимым условием для получения линейного закона изменения выходного сигнала является соблюдение неравенства

где темновое сопротивление квадрата фотопроводящего слоя; св световое сопротивление квадрата фотопроводящего слоя; Rp- сопротивление квадрата материала резистивного элемента При соблюдении этого неравенства погрешность преобразователя определяется только точностью изготовления проводников и резистивных слоев с постоянным по всей длине сопротивлением.

Увеличение рабочей поверхности позволяет осуществлять слежение за произвольно перемещаквдимся объектом Возможность реверсирования выходной характеристики устраняет необходи,мость в дополнительных электронных устройствах.Наличие экстремума на выходной характеристике позволяет наряду с операцией слежения осуществлять операции наведения и ориентации.

Формула изобретения

Преобразователь положения светового луча в электрический сигнал, содержащий нанесенный на выполнен- ное в виде диска диэлектрическое основание фотопроводящий слой, на котором расположены два резистивных слоя, каждый из которых снабжен парой омических контактов, проводящие электроды, источник питающего напряжения и нагрузочный элемент, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в нем резистивные слои расположены диаметрально противоположно, их первые омические контакты размещены в центре, а вторые - на периферии фотопроводящего слоя, а проводящие электроды выполнены подковообразными и расположены на фотопроводящем и резистивном слоях концентрично с одинаковым шагом, четные проводящие электроды имеют контакт с одним из резистивных слоев а нечетные - с другим, причем источник питающего напряжения и нагрузочный элемент подключены соответственно к одноименным омическим контактам резистивных слоев.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1.Свечников С.В. и др. Фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы. М., Советское радио , 1978, с. 156-157.

2.Авторское свидетельство СССР № 322781, кл. G 06 К 9/00, 1970.

3.Патент США I 3324298, кл. 250-211, 1967.