Оптоэлектронный функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

.,1 . ../

Изобретение относится к оптиэлектронике и может быть использовано в системах автоматики, в радиотехнических устройствах и системах обработки информации.

Известен .оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий источник света li позиционногчувствительный фотоприемник.

Световой поток (световой зонд), перемешаясь по активной поверхности позкционно-чувствительного фотоприемника, производит изменение его выходного налря} {ения. Функция преобразования закон изменения выходного напряяюния преобразователя определяется тополопьей позиционно-чувствительного фотоприемни::а 1Т«

Недостатком его является снижение точности при быстром перемещении св&тового потока по активной поверхности фотоприемника, вследствие того, что возникают значительные искажения в ъыходном напряжении из-за инерционных свойств фотослоя. При использовании в jKa4ecTBe материала фотослоя соединений типа , частоты ограничены 2 и 3 Гц. Все это делает невозможным использование оптиэлектронного функционального преобразователя в быстродействующ тих системах и сужает область их применения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению $тляется оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий источник света, оптический аттенюатор, позиционно-чувствительный фотоприемник (ПЧФП), оптически связанный с источником света через опт ческий аттенюатор, резистор , электрический связанный фотоприемником дифференциатор, вход которого соединен с точкой соединения фотоприемника с резистором нагрузки, схему сравнения, один из взюдов которой соединен с выхо- лом дифференциатора, источник эталоннего nocTOHMHOix) напряжения, соединенный с вторым входом схемы сравнения, интегратор, вход которого соединен с в ходом схемы сравнения, схему регулиро вания уровня выходного сигнала, один вход которой (вход управления) соединен с выходом интегратора, а другой с точкой соединения ПЧФП и резистора нагрузки. Выход схемы регулирования уровня выходного сигнала является выходом всего преобразователя. Этот оптоэлектронный функционалу ный преобразователь позволяет расшири частотный диапазон преобразования в ЗО-5О раз при сохранении точности Г2 Недостатком его является то, что любая нестабильность параметров схем сравнения и источника эталонного постоянного напряжения влечет за собой значительное снижение точности. Кроме того, каждый такой преобразователь требует индивидуальной настройки, что в пропессе серийного производства осуществить весьма затруднительно. Снии жение точности происходит вследствие того, что изменение параметров схемы сравнения и источника постоянного эта- jiJOHHoro напряжения приводит к измененшо величины сигнал-ошибки. Это в свою очередь влияет на величину коэффициента передачи схемы регулирования уровня выходного сигнала, придавая ему значения, отличающиеся от истинного, тем самым внося погрешность в выходной сигнал. Цель изобретения - повышение точности преобразователя, работающего в расширенном частотном диапазоне. Поставленная цель достигается тем,ч Б оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий интегратор, источник света, связанный через оптический аттенюатор, с входом пoзициoliн но-чувствительного фотоприемника, который имеет линейную функцию преобразования, выход позиционно-чувствительного фотоприемника соединен с входом дифференциатора и с сигнальным входом регулятора уровня преобразуемо сигнала, выход которого является выходом преобразователя, введены дополнительный дифференциатор, и дополнительный интегратор, вход дополнительного дифференциатора подключен к выходу оо новного дифференциатора, а выход - к входу основного интегратора, выход которого через допо;шительный интегратор подключен к управляющему входу регулятора уровня преобразуемого сигнала. Введение в схему преобразователя дополнительных дифференциатора и интег ратора, вместе схемы сравнения и источника постоянного эталонного напряжения позволяет повысить точность преобразования. На чертеже представлена схема оптоэлектронного функционального преобразователя. . Схема содержит источник 1 света, оптический аттенюатор 2, позиционночувствительный фотоприемник 3, который имеет линейную функцию преобразования, основной 4 и дополнительнь1й 5 дифференциаторы, основной 6 и дополнительный 7 интеграторы и регулятор 8 уровня преобразуемого сигнала, выполненный в виде управляемого аттенюатора. Оптоэлектронный функциональный преобразователь работает следующим образом. Световой поток от источника 1 св&та через оптический аттенюатор 2 поступает на активную поверхность (фотослой) позиционно-чувствительного .фотоприемника 3. Сигнал с выхода позиционно-чувствительного фотоприемника 3, величина которого зависит от состояния оптическохю аттенюатора 2, поступает на вход основного дифференциатора 4 и на сигнальный вход регулятора 8 уровня преобразуемого сигнала. Проди4 ференцированный сигнал с выхода основного дифференциатора 4 поступает на вход дополнительного дифференциатора 5. В результате двукратного дифференцирования выходной сигнал ПЧФП 3, в случае линейной функции преобразования, изменяется таким образом что информативный полезный сигнал исчезает (вторая производная линейной функции равная нулю), а остается лишь вторая производная искажений. С выхода дополнительного дифференциатора 5 этот сигнал поступает на основной интегратор 6, а затем и на дополнительный интегратор 7 для преобразования в реаль ный масштаб. С выхода интегратора 7 результирующий сигнал поступает на вход управления регулятора 8 уровня, который и производит коррекцию сигнала с ПЧФП 3 в соответствии с величиной и знаком результирующего сигнала. Выход регулятора 8 уровня является выходом всего оптоэпектронного функционального преобразователя. В разработанном преобразователе от клонение отдельных параметров циаторов и интеграторов, например, их стабильность, величина питающего напряжения и т.д., не влияют на конечную точность преобразования. Кроме того, отпадает необходимость в настройке схемы, так как режим работы Отдельных узлов не влияют на выполнение ими требуемых функций. Пример. Оптоэлектронный функ циональный преобразователь выполнен на основе серийно выпускаемого линейного оптоэлектронного бесконтактного потенциометра типа УФИНО-1.Дифферен циаторы и интеграторы выполнены на ос нове бескорпусных операционных усилите лей типа 140 УД 1А. Это позволило разместить все узлы схемы непосредственно в корпусе УФИНО-1. Регулятор уровня сигнала вьтолнен по схеме управления аттенюатором на основе полевого транзистора КПЭО2А. Такой оптоэлектронный функциональный преобразователь имеет частотный Диапазон до 20&-25О Гц при точности преобразования не ниже 0,15% в диапазоне температур 50-60 С. При этом он не требует настройки, Разработанный оптоэлектронный функциональный преобразователь обеспечивае следующие технико-эконоьлические преим щества: повышение точности функционирования систем автоматики и телемеханики; повышение стабильности систем автоматики и тeлeмexaники упрощение настройки; упрощение конструкции и связанное с этим повышение технологичности производства. Формула изобретения Оптоэлектрониый функциональный пре-; образователь, содержащий интегратор, и источник света, связанный через оптический аттенюатор с входом позиционно-чувствительного фотоприемника, который имеет линейную функцию преобразования, выход позиционно-лувств1 ельного фотоприеника соединен с входом дифт ференциатора и с сигнальным входом регулятора уровня преобразуемого сигнала, .выход которого является выходом преобразователя, отличающий - с я тем, что, с целыо повышения точности преобразователя, в него введены дополнительный дифференциатор и дополнительный интегратор, вход Дополнительного дифференциатора подключен к выходу основного дифференциатора, а выход - к ВЫХОДУ основного интегратора, ВЫХОД; которого через дополнительный интегратор подключен к управляющему входу регулятора уровня преобразуемого сигнала. Источники информации, принятые во внимание при энспертизе 1.С. В. Свечников, А. К. Смовж и. Э. Б. Каганович. Фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы. Совет ское радио. 1978. 2.Авторское свидетельство СССР N° 769571, кл. G06G 9/00, 1978 (прототип).