Функциональный фотопотенциометр

гЛут уфой 11 Цб 40328. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.12.7(72) Авторы изобретения Е, Конюх А. А. Плют,и С. А. Н ордена Тру титут имени(71) Заявител Куйбышевски виационный и овогоакадем сного Знамени С. П, Королева(54) ФУНКЩИОНЛЛЪНЫЙ ФОТОПОТЕ МЕТ Изобретение относится к автоматике иинформационно-измерительной технике, гдеоно может быть использовано как в качестве позиционно-чувствительного датчика,реализующего различные функциональные 5зависимости, так и в качестве подстроечного элемента радиоаппаратуры.Известны функциональные фотопотенциометры (ФФП), Один из известных ФФПсодержиг нанесенные на диэлектрическую 10подложку пленочный резистор, коллектор икоммутирующий их фотослой, причем надиэлектрическую подложку нанесена дополнительная резистивная пленка, контактирующая одновременно с резистором и коллектором по всей их длине 1,Другим известным ФФП, предназначенным для генерирования периодических сигналов, является прибор, использующий вместо линейной развертки круговую. Это обеспечивается выполнением элементов ФФП ввиде плоского кольца.Вращающийся световой зонд формируется призмой и короткофокусной линзой, насаженными на вал кулисы, которая соедииена с миниатюрным электродвигателем 2.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является ФФП, содержащийпрямоугольную диэлектрическую подложку, ЗО. В. Скворцов, Г. В, Клюекольский в направлении длин ы котороп расположен омический коллектор, связанный в направлении ширины подложки через прямоугольный коммутирующий фоторезистивный слой с профилированной по длине и ширине резнстивной пленкой, две противолежащие боковые границы внешнего контура которой снабжены омическими электродами, одними торцами соединенными с коммутирующим фоторезистивным слоем, который оптически связан с функциональным входом ФФП 3.Недостатками известных ФФП является низкая точность функционального преобразования и относительно большие габариты, обусловленные негомогенностью профилированной резистивной пленки, а также тем, что контур резистивной пленки, представляющей криволинейную трапецию, профилированную в соответствии с требуемым законом преобразования, не может обеспечить высокой точности реализации функциональных зависимостей, так как прямолинейные электроды, являющиеся эквипотенциалами электрического поля, в общем случае не ортогональны профилированной границе резистивной пленки, совпадающей с линией тока поля. Угол пересечения линий электродов с профилированной границей целиком и полностью определяется реалигде 55 60 65 3зуемой функциональной зависимостью иможет быть любым. Поэтому на участках,близких к электродам, возникают искажения, обусловленные неортогон аль ностьюпрофилированной границы с электродамиФ Ф 11. Это приводит к необходимостиисключения из рабочего диапазона околоэлектродных участков резистивной пленки,что связано с увеличением габаритов прибора.Целью изобретения является повышениеточности работы и уменьшение габаритовфотопотенциометра за счет использованиявсей профилированной поверхности резистивной пленки.Для этого в ФФП часть поверхности резистивной пленки снабжена дополнительными внешними корректирующими омическими слоями, границы которых функционально профилированы и в направленииширины подложки выполнены в соответствии с соотношениемтг г" созй: С)=О,п (1)а:оа границы внешнего контура резистивнойпленки в направлении длины подложки выполнены в соответствии с соотношением;И" Дг з 1 пЬр=С/:О, (2)в=6 - полиноминальные коэффициенты заданной входной функции (х),г = х + у,= агс 1 д у/х,С; и С; - конструктивные постоянные,определяемые энергетическими характеристиками ФФП,Х и У соответственно - координаты резистивной пленки в направлении длины иширины диэлектрической подложки. Этодает возможность заменить электроды дополнительными внешними корректирующими слоями и для любой функциональнойзависимости выполнять их ортогональнообеим границам резистивной пленки и избавиться тем самым от искажений электрического поля в точках, близких к электродам, что повышает точность и уменьшаетгабариты ФФП. Кроме того, одновременное профилирование свободных границ резистивной пленки позволяет минимизировать общую площадь резистивной пленки.На чертеже представлена принципиальная схема ФФП,ФФП содержит диэлектрическую подложку 1, на которой последовательно расположен омический коллектор 2, связанный через прямоугольный коммутирующий фоторезистивный слой 3 с профилированной резистивной пленкой 4, две противолежащиебоковые границы внешнего контура которойснабжены омическими электродами 5, 6,одними торцами соединенными с коммути 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4рующим фоторезистивным слоем 3, который оптически связан с помощью светового зонда 7 с входом ФФП. Контур профилированной резистивной пленки 1 ограничен двумя парами взаимно ортогональных границ С Си С С. Причем по одной паре границ искривлены омическне электроды 5 и б, создающие электрическое поле в профилированной резистивной пленке 4, а другая пара составляет ее границы.Это дает возможность для любых функциональных зависимостей выполнять омические электроды 5, б ортогонально обеим границам профилиров анной резистивной пленки 4 и избавиться тем самым от искажений электрического поля в точках, близких к электродам, что повышает точность и уменьшает габариты ФФП. Кроме того, одновременное профилирование свободных границ и омических электродов 5, 6 позволяет минимизировать общую площадь резистивной пленки 4.Для уменьшения негомогенности профилированной резистивной пленки 4 и повышения тем самым точности работы фотопотенциометра в нем профилированная резистивная пленка 4 снабжена корректирующими контурами 8, границы которых функционально профилированы, Корректирующие контуры 8 могут быть выполнены как области, имеющие пониженную или повышенную проводимость, например в виде микронаплывов, микровмятин и т. п.Устройство работает следующим образом.Омические электроды 5 и 6 создают в профилированной резистивной пленке 4 электрическое поле с требуемым законом распределения потенциала на границе у=О профилированной резистивной пленки 4 1(х,0). При освещении световым зондом 7 ограниченной области коммутирующего фоторезистивного слоя 3 его сопротивление резко падает, что создает условия для передачи потенциала соответствующего участка профилированной резистивной пленки 4 на омический коллектор 2. Так как требуемое распределение потенциала (х,0) профилированной резистивной пленки 4 реализуется полем с комплексным потенциалом и(г) =1(г), то разлагая комплексную функцию (г) на действительную и мнимую ча- сти 1(г) = У(Х, У)+ П(Х, 1) (3) и приравнивая каждую из них произвольным постоянным С;, Сполучим семейство взаимно ортогональных линийУ(х,у) = С (4) Р(х,у) = С (5) представляющих собой эквипотенциальные линии и линии тока реализуемого электрического поля. Очевидно, что если расположить омические электроды 5, 6, создающие поле в профилированной рсзистивной плен 6403285ке 4 по эквипотенциальным линиям (4), при выбранном значении контакта, то свободные границы пленки будут совпадать с линиями тока (5). Это дает возможность, выполняя контур резистивной пленки 4 по уравнениям (4) и (5), с высокой точностью реализовывать требуемую функцию распределения потенциала 1(х, О).Произвольные постоянные для омических электродов 5, б и линий профиля зависят 1 О от требуемых эксплуатационно-энергетических характеристик прибора и определяются по формулам:Со - У (АоО); С: - У (хО); Со У (О, О);С=- С,+оС - С,),Егде хо, х) в диапаз преобразования;Роп - допустимая мощность рассеяния;Е - напряжение питания;р - удельное сопротивление резистивной пленки 4.Задача разделения функций 1(г) на действительную и мнимую слагаемые решается построением ее в виде степенного полиЛнома Р,(г) = " бг 1, совпадающегок:опо коэффициентам с аппроксимирующим ЗО полиномом 1(х) =Р(х), и последующим вычислением биномов вида г (х+ 1 у) ". При этом удобно пользоваться тригонометрической формой комплексного числаг = х+1 у = г(сов р+1 з 1 п ).35Тогда выражение (3) примет вид;П Пу (г):О г":. ") 6 г 1 (СОМа+1 З 1 ПЙ" ):.д:о =о40, 6 г 1 созе+1 Ь,з 1 п 1-.д:о А:1Откуда получаем уравнения (1) и (2).Использование разработанного ФФП в 45 автоматических следящих системах позволяет не только существенно повысить их точность и надежность, но и минимизировать их структуру.5 зФормула изобретенияФункциональный фотопотенциометр, содержащий прямоугольную диэлектрическую подложку, в направлении длины которой расположен омический коллектор, связан ный в направлении ширины подложки через прямоугольный коммутирующий фоторезистивный слой с профилированной по длине и ширине резистивной пленкой, две противолежащие боковые границы внешнего контура которой снабжены омическими электродами, одними торцами соединенными с коммутирующим фоторезистивным слоем, который оптически связан с функциональным входом фотопотенциометра, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы и уменьшения габаритов фотопотенциометра за счет использования всей поверхности резистнвной пленки, в нем часть поверхности резистивной пленки снабжена дополнительными внешними корректирующими омпческими слоями, границы которых функционально профили- рованы и в направлении ширины подложки выполнены в соответствии с соотношением:б,г 1 соя/г - С,/1 о,л:о а границы внешнего контура резистивнойпленки в направлении длины подложки выполнены в соответствии с соотношением:щ6 гф з 1 п А - С 1/1:ой 1где 61,.полиномпальные коэффициенты заданной входной функции(х),г = 1 г х+ у", " = агс 1 д у/х,С; и С; - конструктивные постоянные,определяемые энергетическими характеристиками фотопотснциометра, а Х и Усоответственно координаты резистнвнойпленки в направлении длиныи ширины диэлектрическойподложки.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1, Авторское свидетельство СССР384145, кл. Н 01 С 7/08, 1971,2. Свечников С. В. Фотодвухполюсники,изд. Техника, Киев, 1965.3. Зюганов А. Н. и др. Функциональныйпреобразователь на основе фотопотенцпометра и его частотный диапазон работы,Сб. статей Полупроводниковая техника имикроэлектроника, вып. 3, рис. 1, с. 182,изд. Наукова думка, Киев, 1969,Изд,142арственного комитета СС113035, Москва, ЖТираж 799 по делам изобретен шская наб., д. 4/5