Оптико-электронный датчик

Союз Советскик Социалистическии РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл,601 Х 1/1 Ст 01 1 1/4 исоелинеиием заявкиГосударственный камитеСовета Министров СССРпа делам изобретенийи открытий 23) Приоритет(4 б) Лата опублик 535.241,6088.8) 7.5 юл лете оваиия описания 13.09.77,";. Д,3Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знаменивысшее техническое училише им. Н. Э. Баумана(71) Заявител ННЫЙ ДАТЧИ ПТИКО-ЭЛ стоты расширение функциодатчика. нальнь Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в оптических следяших системах.Известны оптико-электронные датчики,используемые в оптических следяших систэ,мах, юстировочных приспособлениях, навигационных приборах 11, 2,Из известных оптико-электронных датчиков наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является датчик, содержаший объектив, два фотоприемника, эталонный источник света с модулятором, оптически связанный с фотоприемниками,фильтры низкой частоты и фильтры высокойчастоты, входы которых соединены с като-:дами соответствуюших фотоприемников, иисточник питания 13,Объектив проецирует, световой зонд .отисточника света, по которому определяется угловое рассогласование, в виде узкойполосы на фотоприемники, первый из которых имеет треугольную диафрагму, а второй прямоугольную. При появлении углового рассогласования световой зонд перемешаатс я по угствптельным плошадкам фотоприемников. Фотоприемники также освещаются в равной степени эталонным источником модулированного света. С помощью фильтров высокой и низкой часигнал разделяется на переменную и постоянную составляющие,Переменная составляюшая от прямоугольного фотоприемника используется каксигнал для управления коэффициентом лерео дачи оптико-электронного датчика по постоянной составляющей сигналов фотоприемников., Выходной сигнал оптико-электронного датчика представляет собойчастное от деления сигналов постояннойю15 составляющей от прямоугольного и треугольного фотоприемников.Недостатком оптико-электронного датчика является ограниченная область применения, поскольку во многих системах 20 требуется иметь сигнал от датчика какв аналоговом виде, так и в виде временного интервала между двумя импульсами.Цель изобретения -Поставленная цель достигается тем, чтов оптико-электронный, датчик, содержащийобъектив, два фотоприемника, эталонныйисточник света с модулятором, оптичоскисвязанный с фотоприемниками, фи ;тры низкой частоты и фильтры высокой частотывходы которых соединены с катодами соответствующих фотоприемников, и источникпитания, введены генератор прямоугольныхимпульсов, клю евое устройство, накопитель 1 Оиый конденсатор, управляемое сопротивление,два, компаратора дифференциальный усилитель и сиьхронный детектор, причем одиниэ контактов ключевого устройства соединен с источником питания, второй контакт - 5с накопительным конденсатором, управляющий вход ключевого устройства соединенс генератором прямоугольных импульсов,первые входы компараторов соединены с накопительным конденсатором, вторые входы 20компараторов соединены с выходами соответствующих фильтров низкой частоты, одиниз выводов управляемого сопротивлениясоединен с катодом одного из фотоприемников, второй вывод управляемого сопротивления заэемлен, управляющий вход управляемого сопротивления соединенс выходомсинхронного детектора, вход синхронногодетектора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которых соединены с выходами фильтров высокой частоты,управляющий вход синхронного детекторасоединен о модулятором,На чертеже изображена схема оптикоэлектронного датчика, вариант,35Предлагаемый датчик содержит объектив 1, фотоприемники 2 и 3 эталонный источник светл 4 с модулятором 5, оптическисвязанный с фотоприемниками 2 и 3, ключевое устройство 6, в качестве которого использован полевой транзистор, соединенноеуправляющим входом с генератором 7 прямоугольных импульсов, а двумя выводами -с накопительным конденсатором 8 и катодами фотоприемников 2 и 3 и источником 9 ф 5питания. К анодам фотоприемников 2 и 3подключены фильтры 10 и 1 1 низкой частоты и фильтры 12 и 13 высокой частоты. Выходы фильтров 12 и 13 высокой частоты соединены со входами дифференциального усилителя 14, выход которого соединен со входом синхронного детектора 15.Выход синхронного детектора 15 подключенк управляющему входу управляемого сопротивления 16 на полевом транзисторе,включенного между анодом фотоприемника 3и землей, а управляющий вход синхронногодетектора 15. соединен с модулятором 5.Выходы фильтров 10 и 11 низкой частотысоединены соответствуюшими входами колпараторов 17 и 18; другие входы колепараторов 17 и 18 соединены с накопительныл 1 конденсатором Ь через согласующий усилитель 19.Оптико-электронный датчик работает следующим образом.С помощью объектива 1 на фотоприемники 2 и 3 проекцируется изображение светового зонда, При появлении углового рассогласования это изображение перемещает ся по чувствительным поверхностям фотоприемников 2 и 3, в результате чего световой поток, падающий на один из фотоприемпиков увеличивается, а на другой - уменьшается. На выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты появляю 1 .я постоянныесигналы, разность межд которыми пропорциональна. углу рассогласования. С помощьюключевого устройства 6, генератора 7 прямоугольных импульсов и источника питания9 на накопительном конденсаторе 8 формируется периодическое линейно изменяющеесянапряжение, которое через согласующийусилитель 19 подается на первые входы ком.параторов 17 и 18. Это напряжение сравнивается компараторами 17 и 18 с соответствующими постоянными сигналами на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты,а на выходах компараторов 17 и 18 формируется периодическая последовательностьимпульсов, временной интервал между которыми пропорционален угловому ргссогласованию,Временной интерваФ не зависит от величины освещенности светового зонда поскольку при ее изменении одновременно изменяются как постоянные сигналы на выходах фильтров 10 и 1 1 низкой частоты,так и наклон линейно изменяющегося напряжения на выходе согласующего усилителя19, определяемый суммой фототоков фотоприемников 2 и 3. Автоматичоская корректировка нестабильности чувствительности фотоприемников 2 и 3 производится следующим образом. Модулятор 5, частота которого значительно бельше частоты генератора 7 прямоуголь. ных импульсов, управляет работой эталонного источника света 4.Переменные составляющие фототоков фо 1 оприемников 2 и 3, выделенные фильтрами 12 и 13 высокой частоты, поступают на дифференциальный усилитель 14. Разностный сигнал с его выхода детектируется синхронным детектором 15, опорным напряжением для которого является сигнал модулятора 5, поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 16 и изменяет его таким образом, чтобы свести к нулю разность переменных составляюших фототоков фотоприемников 2 и 3,С.тико-электронный датчик обладает широкими функциональными возможностями так как его выходными сигналами являются временной интервал между импульсами компараторов 17 и 18 и аналоговый сиг нал, равный разности напряжений на выходах фильтров 10 и 11 низкой частоты. Вместе с тем временной интервал не зависит от освешенности зонда и от изменения чувствительности фотоприемников 2 и 3. 10 15формула изобретения Оптико-электронный датчик, содержаший обьектив, два фотоприемника,эталонный источник света с модулятором, оптически свя 20 занный с фотоприемниками, фильтры низкой частоты и фильтры высокой частоты, входы которых соединены с катодами соотвеч ствуюших фотоприемников, и источник питания, о т л и ч а ю ш и й с я тем, 25 что, с целью расширения функциональ ных возможностей, в него введены генератор прямоугольных импульсов, ключевое устройство, накопительный конденсатор, управляемое сопротивление, два компаратора, диф-ю ференциальный усилитель и синхронный детектор, причем один из контактов ключевого чстройства соединен ,", источником питания, второй контакт - с накопительным конденсатором, управляющий вход ключевого устройства соединен с генератором прямоугольных импульсов, первые входы компараторов соединены с накопительным конденсатором, вторые входы компараторов соединены с выходами соответствуюших фильтров низкой часточы, один из выводов управляемого сопротивления соединен с катодом одного из, фотоприемников, второй вывод управляемо о сопротвления заземлен, управляющий вход управляемого сопротивления соединен с выходом синхронного детектора, вход синхронного детектора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которых соединены с выходами фильтров высокой частоты, управляюший вход синхронного детектора соединен с модулятором.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Кравцов В, Н.Стрельников Ю. В. Позиционно-чувствительные датчики оптических следяших систем.М., "Наука, 1969 с. 39.2, Николаев П. В., Сабинин Ю. А., фотоэлектрчческие следящие системы, Л., "Энергия, 1969 с. 96.3. Патент США % 3084261, кл. 250- 203) 02,04.63.Заказ 3279/32 Тираж 865 ПодписноеЦ 1-ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий11 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ГИЮ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4