Датчик перемещений

375666

ОЙИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства эче

Заявлено 12.Ч.1970 (№ 1436268/18-24) с присоединением заявки Ме

Приоритет

Опубликовано 23.111.1973, Бюллетень Ме 16

Дата опубликования описания 8Х1.1973

Ч Кл Сэ 08с 9i06

Комитет по делам иэобретеиий и открытий при Совете тлииистров

СССР

УДК 53.087.92.082.52 (088.8) Авторы изобретения

Е. И. Виноградов, В. И. Моргунов и В. В. Юрасов

Заявитель

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Устройство относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известны датчики перемещений, содержащие последовательно расположенные полупроводниковые излучатели, заслонку и фотодиоды, соединенные встречно-параллельно и подключенные к входу блока преобразования, а к выходу усилителя блока преобразования подсоединен широтно-импульсный модулятор.

Предложенное устройство отличается тем, что в блоке преобразования дополнительно установлен интегратор, вход которого подключен к фотодиодам, а выход к входу усилителя, причем выход блока преобразования соединен с анодом и катодом полупроводниковых излучателей.

Такое вьлполнение позволяет повысить точность работы устройства.

На фиг. 1 показана блок-схема датчика перемещений; на фиг. 2, а — m — эпюры, поясняющие принцип действия устройства, Датчик перемещений содержит полупроводниковые излучатели 1 и 2, заслонку 8, фотодиоды 4 и 5. Интегратор б, усилитель 7 и широтно-импульсный модулятор 8 образуют блок

9 преобразования. Заслонка 8 кинематически связана с подвижным объектом (на чертеже не показан) и изменяет свое положение, в результате чего происходит модуляция световых сигналов, генерируемых полупроводниковыми излучателями 1 и 2, и меняется интенсивность потоков, поступающих на фотодиоды 4 и 5. включенные встречно-параллельно.

Обратная связь в датчике обеспечивается запиткой полупроводниковых излучателей 1, 2 непосредственно с выхода широтно-импульсного модулятора 8 и включением в схему датчика интегратора б. В нулевом положении за10 слонки излучатели запитываются разнополярными импульсами прямоугольной формы одинаковой длительности, при этом при положительном импульсе ток проходит только через излучатель 1, а при отрицательном — через

15 излучатель 2. Последнее обусловлено тем, что излучатели представляют собой полупроводниковые диоды, например, из арсенида галлия.

Напряжение на выходе широтно-импульсно20 го модулятора 8 при нулевом положении заслонки имеет вид, представле|шый на фиг. 2, а, ток в полупроводниковом излучателе 1 — на фиг. 2, б, ток в излучателе 2 — на фиг. 2, в.

Полупроводниковые излу чатели 1 и 2 посы25 лают на фотодиоды 4 и 5 одинаковые лучистые потоки Фь О4 (см. фиг. 2, г, д); фототоки

4, 4 фотодиодов 4, 5 (см. фиг, 2, е, ж) в силу их встречно-параллельного включения имеют одинаковую амплитуду 4, но разную поляр30 ность, Зl566b

Очевидно, что в нулевом положении заслонки сигнал на выходе интегратора б равен нулю, так как на его вход подается леременный ток. В замкнутом измерительном контуре устанавливается равновесное .положение, так как напряжение на входе широтно-импульсного модулятора также равно нулю, При отклонении заслонки от нулевого положения интенсивность потоков, падающих на фотодиоды 4 и 5, изменяется. Пусть, например, на фотодиод 4 проходит вдвое больший поток Ф,, чем поток Ф q на фотодиод 5 (см. фиг. 2, з, и). Тогда фототок, фотодиода

4 в два раза превышает фототок i > фотодиода 5 (см. фиг. 2, к, л). После интегрирования фототоков i 4, ; на выходе интегратора появляется сигнал (i — i 5) /2.

Сигнал постоянного тока после усиления усилителем 7 поступает на вход широтно-импульсного модулятора 8, который преобразует усиленный сигнал в изменение длительности положительного и отрицательного импульсов, при этом для обеспечения отрицательной ооратной связи продолжительность:положительного импульса уменьшается, а отрицательного — воз растает. Изменение продолжительности импульсов происходит до тех пор, пока на выходе интегратора сигнал не снизится практически до нуля. Для этого необходимо, чтобы на выходе широтно-импульсного модулятора длительность положительного импульса в два раза была .короче длительности отрицательного импульса.

Эпюра напряжений U на выходе широтноимпульсного модулятора для данного конкретного, положения заслонки приведена на фиг. 2, л, а на фиг. 2, н, о — эпюры токов полупроводниковых излучателей 1 и 2.

fl II

Эпюры лучистых потоков Ф1, Ф2, падающих на фотодиоды 4 и 5, показаны на фиг. 2, fl II а, р, а эпюры фототоков 4, Ь фотодиодов

4, 5 — на фиг. 2, с, т.

Площади фототоков (см. фиг. 2, с, т) фото10 диодов равны между собой, а полярности токов различны. Поэтому сигнал на выходе интеграторов б равен нулю, а в замкнутом измерительном контуре имеет место равновесное состояние. Таким образом, в предлагаемом

15 датчике происходит преобразование перемещения заслонки в изменение временного интервала.

20 Предмет изобретения

Датчик перемещений, содержащий последовательно расположенные, полупроводниковые излучатели, заслонку, фотодиоды, соединен25 ные встречно-параллельно, и блок преобразования, содержащий усилитель, к выходу которого подключен широтно-импульсный модулятор, отличающийся тем, что, с целью .повышения точности работы устройства, в блоке пре30 образования дополнительно установлен интегратор, вход которого подключен к фотодиодам, а выход подключен к входу усилителя, причем выход блока преобразования соединен с анодом и катодом полупроводниковых излу35 чателей.

375666

Фиг. 2

Редактор И. Грузова

Корректор Е Михеев»

Заказ 1656712 Изд. № 1367 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

8 ф

3 со г ф р

Составитель В. Рыгалин

Техред Т. Курилко