CH692163A5 - Détecteur de proximité à amplificateur de réception rapide. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un détecteur de proximité, notamment une cellule photoélectrique, muni d'un amplificateur de réception répondant rapidement à des impulsions incidentes.

Une cellule photoélectrique comprend généralement un ensemble émetteur et un ensemble récepteur de faisceau optique. En réponse à des impulsions électriques produites par un circuit électronique d'émission, un organe optoélectronique émet des impulsions optiques; un organe optoélectronique récepteur reçoit un faisceau pulsé qui dépend de la présence ou non d'un objet sur le trajet du faisceau émis et engendre des impulsions de courant correspondantes, celles-ci étant traitées par un circuit électronique de réception pour produire un signal de sortie sous forme de signal de commutation par exemple délivré à une charge.

Il a été constaté que l'amplification du courant pulsé de réception s'effectue trop lentement dans les cellules photoélectriques connues. Il est souhaitable de disposer d'une amplification simple et rapide du signal pulsé reçu.

L'invention a pour but de réaliser une amplification rapide du signal pulsé reçu par un détecteur de proximité à détection d'impulsions, à l'aide de moyens simples et peu onéreux. Elle a pour autre but de bien adapter une telle amplification rapide à un traitement différentiel du genre utilisé dans les cellules photoélectriques à effacement d'arrière-plan.

Selon l'invention, le circuit électronique de réception qui traite les impulsions reçues présente un amplificateur de charge transimpédance muni d'un transistor rapide dont la base est reliée d'une part à un potentiel haut via une capacité en série avec la source de courant impulsionnelle et d'autre part à un potentiel bas via un circuit série résistance - capacité dont le point milieu est relié au collecteur du transistor, entre celui-ci et une résistance de collecteur, tandis qu'une résistance de gain est disposée en parallèle à la résistance de collecteur.

On réalise ainsi une détection rapide des impulsions reçues à l'aide de moyens simples et de faible consommation.

De préférence, le circuit de réception présente deux amplificateurs de charge transimpédance sensiblement identiques, dont les sorties sont reliées à un comparateur, de manière à permettre un traitement différentiel des impulsions reçues.

La description faite ci-après d'un mode de réalisation non limitatif explicite les caractéristiques de l'invention et les résultats qu'elle permet d'obtenir.

La fig. 1 montre le schéma d'un étage de réception dans une cellule photoélectrique conforme à l'invention. La fig. 2 montre schématiquement un montage amplificateur différentiel dans un tel étage.

L'étage de réception 10 illustré fig. 1 est inclus dans une cellule photoélectrique par ailleurs dotée d'un circuit émetteur qui sollicite un organe optoémetteur de manière que celui-ci émette des impulsions optiques. L'étage de réception 10 comprend un organe optorécepteur D1, par exemple une diode, qui reçoit des impulsions optiques correspondantes pour former une source de courant variable en fonction de la présence ou de la proximité d'un objet, par exemple par suite de la réflexion sur celui-ci du faisceau émis. L'étage 10 comporte un amplificateur de charge transimpédance 11 délivrant à sa sortie le signal de commutation S de la cellule. Il va de soi que l'exemple décrit s'applique à des détecteurs de proximité autres que des cellules photoélectriques, ces détecteurs fonctionnant par réception d'impulsions de courant significatives de la proximité d'un objet.

L'amplificateur 11 présente un transistor bipolaire rapide T1 dont le collecteur C est relié via une résistance de collecteur R4 à un potentiel haut Vcc et l'émetteur E à un potentiel bas 0 V. L'organe optorécepteur D1 a sa cathode reliée à Vcc et son anode reliée à 0 V via une résistance R1. La base du transistor T1 est reliée via une capacité C1 à un point A intermédiaire entre D1 et R1. Un point F intermédiaire entre le collecteur C de T1 et sa résistance de collecteur R4 est relié par une résistance R2 mise en série avec une capacité C2 au potentiel 0 V. La base B du transistor T1 est reliée via une résistance R3 à un point G intermédiaire entre la résistance R2 et la capacité C2. Une résistance R5 jouant le rôle de résistance de gain de l'amplificateur est disposée en parallèle à la résistance R4, en étant connectée d'une part à Vcc et d'autre part au point F par une capacité C3 et à la sortie de l'amplificateur.

L'étage récepteur décrit fonctionne de la manière suivante. Le transistor T1 de l'amplificateur 11 est polarisé en tension continue via les résistances R4, R2 et R3, la forte valeur de R4 permettant de limiter le courant consommé. Cette consommation est beaucoup plus faible que celle d'un amplificateur opérationnel utilisé habituellement dans ce type de montage. Lorsque des impulsions optiques sont détectées par l'organe D1, un courant pulsé 1 traverse D1, une faible partie de ce courant traversant R1 et une majeure partie de ce courant traversant C2, R3 et C1. La résistance R3 provoque une élévation dynamique du potentiel de la base B du transistor T1 qui passe rapidement en régime de saturation; on obtient à la sortie de l'amplificateur 11 une réponse rapide aux impulsions reçues; cette réponse apparaît en tant que signal de tension S amplifié avec un gain déterminé par la résistance R5 et constituant le signal de commutation de la cellule. Il convient de noter que le réseau R2-C2 limite l'influence de la variation de tension du collecteur du transistor T1 sur la polarisation de la base de T1. Il assure entre autres un point de polarisation moyen du collecteur de T1 à environ 1 Vbe.

Dans la forme d'exécution de la fig. 2, bien appropriée à une cellule photoélectrique à traitement différentiel telle qu'une cellule à effacement d'arrière-plan, on prévoit deux étages amplificateurs tels que celui qui vient d'être décrit, leurs éléments identiques portant les mêmes références, dotées des suffixes A et B. Les sources de courant D1A et D1B des deux amplificateurs appartiennent par exemple à un même composant détecteur de position (PSD). Les signaux respectifs S1A, S1B engendrés par les amplificateurs 11A, 11B sont exploités de manière différentielle en étant appliqués aux entrées respectives d'un amplificateur comparateur 13 qui délivre le signal de commutation S2 de la cellule. La détection différentielle ainsi réalisée est rapide, fait intervenir peu de composants et consomme peu d'énergie.

Claims (3)

1. Détecteur de proximité, notamment cellule photoélectrique, comprenant au moins un organe récepteur présentant une source de courant qui traduit un faisceau pulsé fonction de la proximité d'un objet en impulsions de courant et un circuit électronique de réception élaborant un signal de commutation à partir du courant pulsé, caractérisé par le fait que le circuit de réception présente un amplificateur de charge transimpédance (11) qui est muni d'un transistor rapide (T1) dont la base est reliée d'une part à un potentiel haut (Vcc) via une capacité (C1) en série avec la source de courant impulsionnelle (D1) et d'autre part à un potentiel bas (0 V) via un circuit série résistance (R3)-capacité (C2) dont le point milieu est relié au collecteur du transistor, entre celui-ci et sa résistance de collecteur (R4), tandis qu'une résistance de gain (R5) est disposée en parallèle à la résistance de collecteur (R4).

2. Détecteur selon la revendication 1, comprenant deux organes optorécepteurs (D1A, D1B), caractérisé par le fait que le circuit de réception présente deux amplificateurs de charge transimpédance (11A, 11B) sensiblement identiques, dont les sorties sont reliées à un comparateur (13).

3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le point milieu (G) du circuit résistance (R3)-capacité (C2) est relié au collecteur du transistor (T1) via une résistance (R2) déterminée pour former avec la capacité (C2) un filtre limitant l'influence de la variation de tension de collecteur du transistor sur sa polarisation de base.