Фотоэлектрический преобразовательпЕРЕМЕщЕНия B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 

1

Изо-бретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известно устройство, содержащее координатно-чувствительный бифотоэлемент, на который проектируется прямоугольное световое пятно. Выходы фотоэлемента подключены к сопротивлениям нагрузки, с которыми связана схема измерения разности напряжений от фототоков 1. В таком устройстве измерение смещения производится только по одной координате и точность измерений ограничена нестабильностью параметров фотоэлемента и излучателя.

Известен преобразователь, содержащий четьфехквадрантный фотоприемник, выходы которого подключены к сопротивлениям нагрузки, и блок обработки аналоговой информации 2. Недостатком такого устройства является невьтсокая точность работы.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является фотоэлектрический преобразователь перемещения, содержащий считывающий блок с четырьмя фотоприемными элементами, выходы которых подключены к сопротивлениям нагрузки и компараторам, и блоки суммирования токов 3. Недостаточная точность работы

устройства обусловлена нестабильностью коэффициентов передачи выходных сигналов фотоприемников, а также нестабильностью самих фотоприемников и источника

излучения.

Целью изобретения является повыщение точности работы преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий считывающий блок с четырьмя фотоприемными элементами, два из которых подключены к соответствующим входам компаратора, введены переключатель, две резисторных матрицы,

два блока ключей, генератор импульсов и регистр, прямые и инверсные выходы которого через последовательно соединенные блок ключей и резисторную матрицу подключены к тем же входам компаратора и

через переключатель соединены с двумя другими фотоприемными элементами, а выход компаратора подключен к одному входу регистра, другой вход которого соединен с генератором импульсов.

Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.

Преобразователь содержит считывающий блок 1 с четырьмя фотоприемными элементами а, Ь, с, d и теневой диафрагмой с

квадратным отверстием. Две диагонально

расположенные фотоприемные элементы а и с подключены непосредственно к входам компаратора 2, а два другие фотоприемные элемента bud подключены к тем же входам компаратора 2 через переключатель 3. Выход компаратора 2 подключен к другому входу регистра 4, прямые выходы которого через блок 5 ключей и резисторную матрицу 6 {R, 2R,..., ) подключены к одному входу компаратора 2. Инверсные выходы регистра 4 через блок 7 ключей и резисторную матрицу 8 подключены к другому входу компаратора 2. Другой вход регистра 4 соединен с выходом генератора 9 импульсов.

Преобразователь формирует код положения светового пятна относительно считывающего блока 1 сначала по одной координате (например, X), а потом по другой координате (У). Для формирования кода положения светового пятна по координате X переключатель 3 устанавливают в такое состояние, когда к одному входу компаратора 2 и к матрице 6 подключаются элементы а и 6, а к другому входу компаратора 2 и к матрице 8 - элементы end. Выходные потоки элементов а и 6, а также cud попарно суммируются.

В нулевом положении светового пятна по координате X попарно просуммированные токи / равны, на регистре 4 установлен код, соответствующий половине его емкости, ключи 5 и 7 подключают резисторы матриц 6 и 8 так, чтобы сопротивления нагрузки R ла входах компаратора 2 были равны между собой с погрешностью младщего разряда. При этом выходной сигнал компаратора 2 равен нулю.

При смещении светового пятна от нулевого положения один суммарный ток увеличивается /1 / 4- А/, а другой уменьшается /2 / - A/i На выходе компаратора 2 появляется сигнал смещения светового пятна в определенную сторону.

Код регистра 4 под воздействием импульсов генератора 9 начинает изменяться так, чтобы включением соответствующих размеров матриц 6 и 8 скомпенсировать неравенство напрялсений на входах компаратора 2. После компенсации выполняется равенство

Л()/а(/ + 4),

где AJ - изменение сопротивления матриц 6 и 8, пропорциональное изменению АЛ/ кода регистра 4.

После преобразования этого равенства получаем пропорциональную зависимость между приращением А/ тока, характеризующего величину AZ перемещения, и приращением А/ сопротивления матриц

д; J-M

или окончательно

дл ,

где К - коэффициент пропорциональности. Таким образом, на регистре 4 устанавливается код jV соответствующий положению светового пятна относительно блока 1 по

10 координате X.

После передачи выходного кода регистра 4 потребителю начинается определение положения светового пятна по координате У. Переключатель 3 устанавливают в такое состояние, когда к одному входу компаратора 2 и к матрице 6 подключаются элементы а и cf, а к другому входу компаратора 2 и к матрице 8 подключаются элементы b и с. Далее процесс измерения происходит

0 аналогично описанному.

Точность измерения перемещения в предложенном преобразователе значительно повышается по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения, поскольку уменьшается влияние нестабильности параметров электронных блоков, фотоприемника и источника излучения.

Формула изобретения

0 Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий считывающий блок с четырьмя фотоприемиыми элементами, два из которых подключены к соответствующим входам компаратора, о т л и ч а5 ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены переключатель, две резисторных матрицы, два блока ключей, генератор импульсов и регистр, прямые и инверсные выходы которого через последовательно соединенные блок ключей и резисторную матрицу подключены к тем же входам компаратора и через переключатель соединены с двумя другими фотоприемными элемента5 ми, а выход компаратора подключен к одному входу регистра, другой вход которого соединен с генератором импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Лисейкин В. П. и др. Координатно-чувствительный бифотоэлемент. Сб. «Полупроводниковые приборы и их применение. Под ред. Я. А. Федотова, вып. 16, «Сов. радио, М., 1966, стр. 24, рис. 2.

5 2. Авторское свидетельство СССР № 442370, кл. G 08С 19/36, 1974.

3. Климашин В. П. и др. Фотоэлектронный датчик положения. «Оптико-механическая промышленность, № 10, 1976, стр. 38,

рис. 1 (прототип).