Фотоэлектрический импульсный датчик

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, при контроле и измерении перемещений различных узлов в механизмах. Цель изобретения - упрощение и уменьшение габаритов датчика. Для этого в фотоэлектрический импульсный датчик, содержащий источник излучения, две подложки, два растра и фоточувствительный слой, введено токопроводящее покрытие. Поставленная цель достигается за счет того, что источник излучения расположен внутри первой подложки, а фотоприемный слой внутри второй подложки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ сОциАлистичесних

РЕСПУБЛИН (192 (112 (Р1) Н 03 М 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО иЗОБРетения(и и ОтнРытиям пРи Гннт сссР (21) 4337641/24-24 (22) 04 ° 12 ° 87 (46) 30.08.90. Бюл. И 32 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г. Шевченко (72) В.И. Стриха, А.К; Бабак, И.M. Раренко и В.А. Куринной (53).681.325(088.8) (56) Фотоэлектрические преобразователи информации/Под ред. Л.Н. Преснухина. — М.: Машиностроение, 1974, с. 150, рис. 80а, Там же, с. 180, рис..93а. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ

ДАТЧИК

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, при контроле и измерении перемещений различных узлов в механизмах.

Цель изобретения - упрощение и уменьшение габаритов датчика.

На фиг. 1 приведена конструкпия фотоэлектрического импульсного .датчика; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; датчик имеет непрерывный растр; на фиг. 3вид А на фиг. 1 датчик имеет прерывистый растр; на фиг. 4 а, б — примеры выполнения фотоприемных растров с тыпьно расположенными разделенным .Ь фоточувствительным слоем на осйове соответственно электронно-дырочного

I перехода и барьера Шоттки в контакте. металл-полупроводник;; в, г - примеры выполнения фотоприемного растра с

2 (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, при контроле и измерении перемещений различных узлов в механизмах. Цель изобретения упрощение и уменьшение габаритов датчика. Для этого в фотоэлектрический импульсный датчик, содержащий источник излучения, две подложки, два растра и фоточувствительный слой, введено токопроводящее покрытие. Поставленная цель достигается за счет того, что источник излучения расположен внутри первой подложки, а фотоприемный слой внутри второй подложки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. фронтально расположенным разделенным на участки фоточувствительным слоем на основе соответственно электроннодырочного перехода и барьера Шоттки; на фиг. 5 а показан излучающий растр с электролюминесцентной подложкой; б, в — излучающие растры соответственно с локальным и распределенным внутренним отражением.

Фотоэлектрический импульсный датчик содержит излучающий растр 1, выполненный в виде подложки 2, источника 3 излучения и растра 4, фотоприемный растр 5, выполненный в виде подложки 6, фоточувствительного слоя

7, растра 8 и токопроводящего покрытия 9 с участками 10-12, растр 8 содержит участки 13-15, выводы 16-19 являются выводами датчика. Полосы растра 4 расположены под углом ((, а

3 15893 с полосы растра Б — под углоМ р к нап- равлению взаимного перемещения подложек 2 и 6.

Фотоэлектрический импульсный датчик работает следующим образом.

Отдельные фоточувствительные области фоточувствительного слоя 7 осI вещаются чере" прозрачные полосы растра 4 излучающего растра i и розрач- 1О ные полосы растра 8 фотоприемного растра 5 (темные участки на фиг. 2 и

3). Освещенные участки 12 (фиг. 2) ,фоточувствительного слоя 7 создают максимальный сигнал, соответству.i5

Мщий "1", а слабоосвещенные участки

10 и 11 фоточувствительного слоя 7 создают слабый сигнал, соответствуюФцтй "О".

При относительном перемещении из- 2О мучающего растра 1 относительно фотоприемного растра 5 области освещения фоточувствительного слоя 7 перемещаются в перпендикулярном направлении к движению фотоприемного растра 5 от- 2$ носительно излучающего растра 1. При этом периодически освещаются участки

l2 11 и 10 фоточувствительного слоя 7,,а при движении фотоприемного растра

5 относительно излучающего растра 1 в противоположном направлении изменяЕтся — îñëåäîâàòåëüíîñòü освещения участков 10-12 фоточувствительного слОя 7.

Таким образом, инфориатллю о нап35 равлении относительно-о перемещения растров 1 и 5, и связанных с ним объектов несет пакет импульсов с выВодов фотоприемного растра 5, причем

Одному:.направлению соответствует появление заданного логического сигнала на выводах Х 16-19 в последовательности, например, 10, 1I и 1 2, а в противоположном направлеными " в после довательности 12, 11 и 10. Пакет имПульсов формируется при rtepeNemeHHH на величину, меньшую периода Р полос растров 1 и 5, и пос iупает В про= иежутке,между одиночными импульсами., поступающими с одного из участков, например, 12. Количествс И импульсов с выхоца фотоприемного растра 5 характеризует перемещение по траектории на величину Ж R, кратную периоду растров 1 и 5, частота Я == скорость перемещения. Импульсы подают ся, например., на реверсивный счетчик величины перемещения и простой емкостный интегратор для контроля скорости перемещения, а пакет импульсов — логическое триггерное устройство, управляющее реверсом счетчика и указывающее на направление перемещения.

Для получения циклической последовательности импульсов в пакете параметры фотоэлектрического импульсного датчика находятся из соотношения

D,+D ф nR//ctgp-ctglP/, где/3 Ф с ;

П - расстояние (шаг) между участками 12 и 11;

Б — расстояние Между участками

11 и 103 п=.0,1 2,...

В частности, для получения равно-мерной последовательности импульсов в пакетах D, = D =. R IÇ/ctgp" ctg(p/, а при g = 90"- D = В ф/R / Зсгдф.

Однозначность определения направления перемещения по последовательнос ти импульсов в пакете сохраняется и в отсутствие одного из фоточувствительных участков при условии отличия интервалов между двумя импульсами в пакете и между пакетами, т.е. когда интервал между импульсами в пакете не равен половине периода следования импульсов одиночных импульсов с одного из участков растра 5, Для этого углы с / P и шаг D находятся из соотношения

ПфпК (2lctg p — ctg P, в частности D=

=R/3 ctgp, При этом направление рав номерного перемещения регистрируется по соотношению интервалов между импульсами в пакете, предшествующем счетному одиночному импульсу с одного из участков, который совпадает со вторым импульсом пакета. Для одного иэ направлений интервал между импульсами в пакете меньше половины периода

Т следования импульсов, характеризующих величину перемещения, а для другого направления — превышает величину

Т/2, т.е. направление перемещения регистрируют в этом случае по фазовым соотношениям между каждым счетным импульсом с одного из фоточувствительных участков 11 и импульсом с соседнего участка 12.

При однонаправленном перемещении контролируемых объектов последовательные импульсы с различных фоточувствительных участков 10-12 (которых может быть, например, десять) могут подаваться также на счетчик и разбивать

5 158939

1интервал между одиночными импульсами с одного из участков 10-12, соответствующего смещению на R, на части, т.е. образовывать нониусную шкалу, что повышает точность измерения величины перемещения.

При регистрации перемещения по криволинейным траекториям, в частности по окружностям, полосы в каждом растре 1 и 5 непараллельны, а повторяющиеся углы (3 и отсчитываются между совмещающимися проекциями полос каждого из растров 1 и 5 н касательной к траектории к точке совмещения, причем в пределах каждой из параллельных траекторий соблюдается постоянство периода проекций полос.

В качестве примера выполнения фотоэлектрического импульсного датчика пе- 20 ремещения может бьггь принято устройство на основе фотодиода с барьером

Шоттки на кремневой подложке и-типа с удельным сопротивлением 4 Ом/см в каЪ, честве фоточувствительного слоя 7. На 25 поверхности подложки методом термического напыления осажден слой алюминия толщиной 0,2 мкм, образующий барьер

Шоттки и разделенный с помощью фотоли--. тографии на три параллельные ленты шириной 0,8 мм и длиной 3 мм с шагом

0,95 мм в качестве участков !6-18. В лентах под углом 86 к длинной стороне вскрыты одинаковые щелевые окна высотой 0,6 мм, продолжающиеся в каждой из лент с образованием решетки из поперечных связанных по краям полосок шириной 240 мкм с шагом 400 мкм, На противоположную шлифованную поверхность подложки 6 методом электрохими- 4 ческого осаждения нанесено токопроводящее покрьггие 9 из слоя никеля. Над поверхностью фотоприемного растра 5 располагается с возможностью перемещения вдоль растра 8 тонкая стеклянная 45 пластинка, на шлифованную поверхность которой, обращенную к фоточувствительному слою 7, осажден растр 4 из непрозрачного слоя алюминия и методом фотолитографии образована решетка в виде сплошных параллельных полосок металла шириной 240 мкм с периодом

400 мкм. Полоски располагаются под углом 86, а сама пластинка, расположен- ная параллельно подложке 6, освещает2 6 ся в плосюости растра 4 со стороны торцов полупроводниковым светодиодом

AJ1307B. При этом излучение беспрепятственно распространяется в стекле подложки 2, рассеиваясь на шлифованной поверхности, обращенной к фотоприемному растру 5, и вызывая свечение этой поверхности .Светящаяся поаерхность маскирована периодичесжаии непрозрачными полосами растра 4 и образует излучающие и неизлучающме полосы, проектируемые на фоточувстжтельный слой 7.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический импульсный датчик, содержащий источник излучения,. первую и вторую подложки, на первой стороне первой подложки расположен первый растр под углом р к направлению взаимного перемещения первой подложки относительно второй подложки, на первой стороне второй подложки, об ращенной к первой стороне первой подложки, расположен второй растр под углом к направлению взаимного перемещения первой подложки относительно второй подложки, фоточувствительный слой, отличающийся тем,. что, с целью упрощения и уменьшения габаритов датчика,в него введено токопроводящее покрытие, источник излу. чения расположен внутри первой подлож m фоточувствительный слой распо. ложен внутри второй подложки, вто-, рой растр выполнен из токопроводящего материала, токопроводящее покрытие размещено на второй стороне второй подложки, выводы второго растра и токопроводящего покрытия являются выходаьы датчика.

2. Датчик по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что второй растр выполнен в виде двух и более участков, отделенных друг от друга диэлектриком а токопроводящее покрытие сплошное.

3. Датчик по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что второй растр выполнен сплошным, а токопроводящее покрытие выполнено в виде двух и более токопроводящих участков, отделенных друг от друга диэлектриком. I589392

Фиг.4

Составитель А. Сидоренко

Техред Л.Сердюкоав Корректор О. Кравцова

Редактор Л, Пчолинская

Заказ 2547 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1589392

8vd А

Ф ч г, г

Фиг.S