Позиционно-чувствительное устройство

(21) 4683 ения светово повышение ттем ператых электрон за счет поо ов 12 и 13 фо ели 5 и 6 к о У)2 и 3 ина У 2 и 3 подк му входам су ет модуляци е(С)4, амплуа у льна смеще но центра пературноставляюсигналаил.. Фотоэлектронн ования угловых ф элучения. - При нта, 1977, . Ь 1,и 7-.пучка бусловмеет поется из 1 м элеФ 1, Сигна ым дрейфом щую и искл раздел ител Е стоя вых мен вам натГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Алякишев С.А. исистемы, - Электроприборы, вып. 7(498ка, 1977, с.51.Себко С.Е. и дрройство.для исследций оптического итехника экспериме др, Леэерные опорные нные и газоразрядные , - М, ЦНИИЭлектрони(54) ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕУСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к устродля прецизионного измерения коо ного полож бретения - ключения используем достигается чения катод переключат лителям (О сигналы с О и инверсно обеспечива ла на выход порциона относитель ленный темнную с одного го пучка. Цель изоочности за счет исурно го дрейфа ных блоков. Цель чередного подклютодиода (Ф) 1 через перационным усиоборот. Выходные лючены к прямому мматора (С) 4, Это ю полезного сигна.т па которого про1693396 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ваппаратуре широкого назначения для прецизионного измерения положения или смещения светового луча,Целью изобретения является повышение точности регистрации смещения светового пучка за счет устранениятемпературного дрейфа и погрешностивследствие изменения светового потока,На чертеже представлена структурнаясхема позиционно-чувствительного устройства,Устройство содержит двухэлементныйкоординатный фотодиод 1 с общим анодом,подключенным к общей шине, операционные усилители 2 и 3, неинвертирующие входы которых подключены к общей шине, авыходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора 4, двапереключателя 5 и б, генератор 7 тактовыхимпульсов, разделительный элемент 8 исинхронный детектор 9, Операционные усилители 2 и 3 охвачены логарифмической обратной связью 10 и 11, их инвертирующиевходы подключены к выходам переключателей 5 и б, причем первый вход переключателя 5 подключен к первому катоду 12фотодиода 1 и к второму входу переключателя 6, первый вход которого подключен к 3второму катоду 13 фотодиода 1 и к второмувходу переключателя 5, управляющие входыпереключателей 5,6 и синхронного детектора 9 подсоединены к выходу генератора 7тактовых импульсов, выход сумматора 4 3подключен через разделительный элемент 8к входу синхронного детектора 9, Разделительным элементом может быть конденсатор, трансформатор, оптронная пара.Устройство работает следующим образом,Световой пучок, попадающий одновременно на два чувствительных элемента фотодиода 1, генерирует в них фототоки,величина каждого из которых пропорциональна величине светового потока, падающего на соответствующий элементфотодиода 1, и зависит от смещения центрасветового пучка относительно линии раздела элементов фотодиода. Фототоки катодов12 и 13 фотодиода 1 при малых смещенияхсветового пучка соответственно равны 5 10 1 г 20 25 О" = -2 рт К Лх (5) Таким образом, при периодическом поступлении тактовых импульсов с генератора 407 на выходе сумматора формируется переменный сигнал + 2 рт К ЛХ который, проходя через разделительный элемент 8, в синхронном детекторе 9 преобразуется в постоянное напряжение, не зависящее от 45 температурного дрейфа напряжений смещения усилителей 2,3 и сумматора 4. Если коэффициенты передачи сумматора 4 или синхронного детектора 9 имеют разную температурную зависимость, обратную 50 рг,что обеспечивается использованиемтермореэистора в цепях их обратной связи, то крутизна изменения выходного сигнала также не будет зависеть от температуры,И = д Ф (1+К ЛХ), 1 э = 9 Ф (1 - К ЛХ ), (1) где 9 - чувствительность элементов фотодиода;Ф - световой поток, падающий на один элемент фотодиода 1 при совпадении центра светового пучка с линией раздела чувствительных элементов фотодиода; К - коэффициент пропорциональности, определяющий связь между смещением центра светового пучка относительно линии раздела элементов фотодиода 1 и изменением фототока элемента фотодиода.Генератор 7 управляет состоянием переключателей 5 и 6, При одном состоянии переключателей 5 и 6 катод 12 фотодиода 1 подключен к инвертирующему входу усилителя 2, а катод 13 - к инвертирующему входу усилителя 3. При этом напряжения на выходах этих усилителей оказываются соответственно равными О 2 = рт 1 и (11248 ),О 3 = грт и (11 зЛм(2) где рт - температуркый потенциал р - и-перехода логарифмируюгцего элемента 10(11).1 м - обратный ток р-п-перехода логарифмирующего элемента 10(11),.Напряжение на выходе сумматора 4 оказывается равным (при условии К ЛХ 1): О" = 2 ртК ЛХ, (3)При другом состоянии переключателей 5,6 катод 12 оказывается подключенным к усилителю 3. а,катод 13 - к усилителю 2, Напряжения на выходах усилителей при этом оказываются равными О 2 =рт 1 п(1 з/1 и), Оз = от(1 пЫ 1 ы). (4) Напряжение на сумматоре 4 становитсяравнь,.Формула изобретения Позиционно-чувствительное устройство, содержащее двухэлементный координатный.фотодиод с общим анодом, подключенным к общей шине, два операционных усилителя, неинвертирующие входы16933;% Составитель Е. МаколкинРедактор О, Хрипта Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец Заказ 4068 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 которых подключены к общей шине, а выходы подключены соответственно к прямому и инверсному входам сумматора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены два переключателя, генератор тактовых импульсов, разделительный элемент и синхронный детектор, а между входами и выходами операционных усилителей включены логарифмиряэщие элементы, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены соответственно к выходам первого и второго переключателей, причем первый вход первого переключателя подключен к первому катоду фотоди.ода и к второму входу второго переключателя, первый вход которого подключен к второму катоду фотодиода и к второму входу 5 первого переключателя, управляющие входы переключателей объединены с управляющим входом синхронного детектора и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выход сумматора через разде лительный элемент подключен к входу синхронного детектора, выход которого является выходом устройств