Фотоэлектрическое устройство для контроля углового положения светоизлучающих объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых положений светоизлучающих обтлктов. Целью изобретения является обеспечение избирательности контроля источников когерентного светового потока путем понижения чувствительности к фоновым засветкам и повывение надежности. Устройство содержит фотопреобразова I / . Л-г /1 тель 1 и подключенный к нему ёлок обработки сигнала. Фотопреобразонатель 1 выполнен в виде полупроводниковой фотодиодной матрицы 2 и диафрагмы , выполненные в виде пластины 4 из светопоглощающего материала, например из пористого графита, со сквозными каналами напротив фотодиодов матрицы 2. Блок обработки сигнала реализует функцмо сигнализации. Сигнал напряжения на его выходе появляетря в том случае, если засвечены по крайней мере п/2+1 фотодиодов , где п - число фотодиодов матрицы 2. Благодаря тому, что толщина пластины 4 и, следовательно, длина на два и более порядков превьшает диаметр каналов, обеспечивается избирательность контроля точечных источников когерентного светового потока . За счет резервирования фоточувствительных элементов фотрпреобразователя повьшается надежность устройства . 2 ил. (Л с tsD СО ел to ю сх фг/./

„.SU„„1295228 А 1 (51)4 G О! В 21/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Л Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .,,," н * втаеснамю сюдатальст в у 1б

/1 (21) 3963748/24-28 (22) 10. 10. 85 (4б) 07.03.87. Бюл. 1 9 (72) А.С. Соколов (53) б21.317.39:531.71(088.8) (56) Агейкин Д.,И. Датчики контроля и регулирования. — И.: Иаыиностроение, 1985, с. 2бб.

Авторское свидетельство СССР

У 502218, кл. G 01 В 21/22, 1972. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАКЩИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых положений светоизлучающих объектов. Целью изобретения является обеспечение избирательности контроля источников когерентного светового потока путем

t понижения чувствительности к фоновым засветкам и повышение надежности.

Устройство содержит фотопреобразователь 1 и подклоченный к нему блок обработки сигнала. Фотопреобраэователь 1 выполнен в виде полупроводниковой фотодиодной матрицы 2 и диафрагмы, выполненной в виде пластины

4 из светопоглощающего материала, например из пористого графита, со сквозными каналами напротив фотодиодов матрицы 2. Блок обработки сигнала реализует функцюво сигнализации.

Сигнал напряжения на его выходе появляется в том случае, если "засвечены" по крайней мере п/2+1 фотодиодов, где п — число фотодиодов матрицы 2. Благодаря тому, что толщина пластины 4 и, следовательно, длина на два и более порядков превьннает диаметр каналов, обеспечивается избирательность контроля точечных источников когерентного светового потока. За счет резервирования фоточувствительных элементов фотопреобразователя повыщается надежность устройства. 2 ил.

1295228

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля углового положения точечных удаленных светоизлучающих объектов. 5

Бель изобретения — обеспечение избирательности контроля источников когерентного светового потока путем понижения чувствительности к фоновым засветкам и повышение надежности.

На фиг. t показана конструкция фотоэлектрического устройстна для контроля углового положения светоизлучающих объектов; на фиг. 2 — электрическая схема устройства.

Устройство содержит фотопреобра-. эователь 1, выполненный в виде плоской полупроводниковой фотодиодной матрицы 2 с нечетным. числом идентич— ных фотодиодов 3. На поверхности 20 матрицы 2 установлена диафрагма, выполненная в виде пластины 4 из светопоглощающего материала, например иэ пористого графита. В пластине 4 перпендикулярно ее поверхности выполне25 ны сквозные каналы 5, расположенные идентично расположению фотодиодон 3 матрицы 2. Диаметр каналов приблизительно равен линейному размеру чувствительной поверхности фотодиодов 3. Толщина пластины 4 более, чем на два порядка превышает линейHbKH размер чувствительной поверхности фотодиодов 3. Матрица 2 и плас— тин 4 помещены в общий корпус и 35 закрыты прозрачной пленкой. К фотодиодам 3 подключен блок обработки сигнала, выполненный в виде компаратора 6 с резистором 7 йоложительиой обратной связи. K цепям питания ком- 40 паратора 6 подключен источник 8 питания постоянного тока.

Между неинвертирующим . входом ком. паратора 6 и положительной цепью 45 питания источника 8 подключен опорный резистор 9. К инвертирующему входу компаратора 6 подключены одним из выводов,входные резисторы 10.

Другими выводами входные резисторы 59

10 подключены к катодам фотодиодов

3. Число п входных резисторов 10 рав. но числу фотодиодов и их сопротивление в n/2 раз больше сопротивления резистора 9. К неинвертирующему входу 55 компаратора 6 подключены также балансный резистор 11 и резистор 7 положительной обратной связи. Их сопротивление во много раз больше величины сопротивления входных резис. торов 10. Аноды фотодиодов 3 полупроводниковой матрицы 2 подключены к отрицательной шине источника 8 питания.

Устройство для контроля углового положения светоизлучающих объектов работает следующим образом.

В положении светоиэлучающего объекта, при котором излучаемый им световой поток строго перпендикулярен плоскости фотопреобразователя 1, световой поток попадает на чувствительную поверхность фотодиодов 3, что приводит к появлению фототока н их цепях. Эквивалентное со— противление параллельно включенных входных резисторов 10 при этом в два раза меньше сопротивления опорного резистора 9. Разность сигналов на входах компаратора 6 при этом положительна, вследствие чего на выходе компаратора 6 формируется сигнал напряжения положительной полярности, свидетельствующий о строгой перпендикулярности светового потока фотопреобразователю 1. Это состояние сохраняется при выходе из строя (обрыве) примерно половины фотодиодов 3.

При отклонении углового положения объекта контроля от строго перпендикулярного положения по отношению к пластине 4 фотопреобразователя 1 световой поток попадает на стенки отверстий в пластине 4 и поглощается ими.

Если величина углового отклонения (i превышает величину Х = are tg-1 1 в где d — - диаметр отверстия, 1 — толщина пластины, световой поток не попадает на поверхность фотодиодов. В результате величина эквивалентного резистора в цепи инвертирующего нхода усилителя становится близкой к бесконечности, разность сигналов на входах усилителя меняет знак, и сигнал на его выходе становится отри-. цательным.

Это состояние сохраняется устойчивым при выходе из строя (пробое) примерно половины фотодиодов 3. Так как толщина пластины 4 больше чем на два порядка превышает величину минимального линейного размера чувст. вительной поверхности фотодиодов 3, устройство обладает высокой разрешающей способностью и обеспечивает ,нечувствительность к фоновому свето 1295228

Формула изоб ретения

Фотоэлектрическое устройство для контроля углового положения светоизлучающих объектов, содержащее фотопреобразователь с диафрагмой, подключенный к нему блок обработки сигнала и источник питания постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения избирательности контроля источников когерентного светового потока и повышения

Составитель Е.Глазкова

Техред В.Кадар Корректор М.Пожо

Редактор Н.Тупица

Тираж 678 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 609/47

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вому потоку, создаваемому точечными источниками, в том случае, если некогерентность светового потока превосходит величину и . Благодаря этому обеспечивается избирательность контроля источников когерентного светового потока. Резервирование и логическое осреднение сигналов фотодиодов, осуществляемое в блоке обработки сигнала, обеспечивает устойчивую работу устройства при выходе из строя фотодиодов, их частичной фоновой засветке или загрязнении каналов диафрагмы фотопреобразователя, что повышает надежность устройства. надежности, фотопреобразователь выполнен в виде полупроводниковой фотодиодной матрицы с нечетным числом идентичных фотодиодов, диафрагма выполнена в виде пластин из светопоглощающего материала со сквозными каналами, расположенными идентично расположению фотодиодов матрицы, толщина пластины более, чем на два порядка превышает линейный размер чувствительной поверхности фотодиодов, блок обработки сигнала выполнен в виде компаратора с и входными резисторами, подключенными одними иэ выводов к его инвертирующему входу, и опорным резистором, подключенным между неинвертирующим входом компаратора и положительной шиной источника питания, число входных резисторов равно числу фотодиодов, аноды фотодиодов подключены к отрицательной шине источника питания, свободные выводы входных резисторов подключены к катодам фотодиодов, а сопротивление входных резисторов в

n/2 раз больше сопротивления опорного резистора.