CS263773B1 - Zapojení indikačního obvodu velikoati osvětleni pro lineární obrazové snímače - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače. Zapojení podává informaci o osvětlení lineárního obrazového snímače, který indikuje nebo měří příčný rozměr fyzikálního objektu. K získání informace o osvětlení se využívají počáteční a koncové fotocitlivé elementy snímače. Výstupní obrazové napětí snímače se zesiluje a pomoci komparátoru porovnává s referenčním napětím, které odpovídá požadovanému osvětlení. Výstupní napětí komparátoru se vyhodnocuje v počátečních a koncových obvodech snímače pomocí součinových a klopných obvodů, přičemž na jeden vstup součinových obvodů se přivádí výstupní napětí z vymezovacích obvodů, určujících počáteční a koncové oblasti. Zesílené obrazové napětí je dále zpracováváno ve vzorkovacím zesilovači, na který navazují obvody pro řízení osvětlení.

Description

Vynález se týká zapojení indikačního obvodu velikosti osvětleni pro lineární obrazové snímače, kde pro měření osvětlení se využívá fotocitlivých elementů vlastního lineárního obrazového snímače.

Lineární obrazové snímače se stále více uplatňují v průmyslových aplikacích pro měřeni polohy a rozměru fyzikálních objektů. Lineární obrazové snímače představují složité integrované obvody využívající nábojově vázané obvody typu CCD. Základem snímačů je řádek fotocitlivých elementů, na jehož povrch se promítá pomocí optické soustavy měřený objekt, jehož polohu sledujeme nebo měříme jeho rozměr. Lineární obrzové snímače mohou pracovat pouze v určitém rozmezí osvětlení. Při překročení mezního osvětlení dochází k přesvětlení snímače a jeho výstupní obrazový signál neodpovídá měřenému rozměru. Při malém osvětleni obsahuje obrazový signál vlastní Sum snímače a v důsledku toho je měření údaj zatížen chybou, která roste s klesajícím osvětlením. V současné době se osvětlení měří pomocí fotocitlivého elementu například pomocí fotodiody nebo fotoodporu a zcela samostatným obvodem se řídí velikost osvětlení. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost samostatného řídicího obvodu a dále údaj měření může být zatížen chybami v důsledku parazitního osvětleni měřicího fotocitlivého elementu. Velikost osvětlení fotodiody nebo fotoodporu může být rozdílné od světelného toku, který dopadá na lineární obrazový snímač.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup obrazového zesilovače je připojen současně na první vstup vzorkovacího zesilovače a na invertující vstup komparátoru. Neinvertující vstup komparátoru je připojen na zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru je připojen na druhé vstupy prvního a druhého součinového obvodu. Výstup prvního součinového obvodu je přiveden na první vstup prvního klopného obvodu a výstup druhého součinového obvodu je přiveden na první vstup druhého klopného obvodu.

Výstupy obou klopných obvodů jsou přiváděny na součtový člen. Druhé vstupy obou klopných obvodů jsou připojeny zároveň na přepisový obvod a na lineární obrazový snímač. Na výstupy kmitočtového děliče jsou připojeny dva vymezovací obvody. Výstup druhého vymezovacího obvodu je připojen na první vstup prvního součinového obvodu a výstup prvního vymezovacího obvodu je připojen současně na první vstup druhého součinového obvodu a na blokovací součinový obvod, na jehož druhý vstup je připojen výstup součtového členu. Výstup blokovacího součinového obvodu je připojen na druhý vstup vzorkovacího zesilovače, jehož výstup je připojen na řídicí regulátor.

Měření není závislé na vnějších podmínkách a vyhodnocuje se pouze světelný tok dopadající na lineární obrazový snímač. Při každém měřicím cyklu se provádí vyhodnocování velikosti osvětlení a to počáteční a koncové oblasti snímače. Tímto způsobem vyhodnocení se zmenší chyba vznikající v důsledku nerovnoměrného osvětlení snímače.

Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněno blokové schéma zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače a na obr. 2 jsou uvedeny průběhy základních napětí odpovídající zapojení podle vynálezu uvedeného na obr. 1.

Na výstup řídicího generátoru G je zapojen jednak kmitočtový dělič D, na jehož výstup je připojen přepisový obvod P a jednak lineární obrazový snímač LS o n fotocitlivých elementech, na jehož výstup je připojen obrazový zesilovač A. Tato část zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače je známá.

Výstup obrazového zesilovače A je připojen současně na první vstup 31 vzorkovacího zesilovače AV a na invertující vstup komparátoru K. Neinvertující vstup komparátoru K je připojen na zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru K je připojen na druhý vstup 11 prvního součinového obvodu Q1 a na druhý vstup 13 druhého součinového obvodu Q2. Výstup prvního součinového obvodu Q1 je přiveden na první vstup 20 prvního klopného obvodu Ll a výstup druhého součinového obvodu Q2 je přiveden na první vstup 21 druhého klopného obvodu L2. Výstupy obou klopných obvodů Ll, L2 jsou přiváděny na součtový člen

S, jehož výstup je přiveden na indikační obvod 10, který je tvořen například zesilovacím tranzistorem, v jehož kolektorovém obvodu je zapojena indikační svítivá dioda. Výstup součtového členu S je dále přiveden přes vazební obvod na sběrnici mikropočítače. Na obr. 1 není tento vazební obvod uveden je označen pouze výstup součtového členu VI. Druhý vstup 22 prvního klopného obvodu LI a druhý vstup 23 druhého klopného obvodu L2 je připojen ,zároveň na přepisový obvod P a na lineární obrazový snímač LS. Na výstupy kmitočtového děliče D jsou připojeny dva vymezovací obvody Ml, m2. výstup druhého vymezovacího obvodu M2 je připojen na první vstup 1.0 prvního součinového obvodu Q1 a výstup prvního vymezovacího obvodu Ml je připojen současně na první vstup 12 druhého součinového obvodu Q2 a na blokovací součinový obvod B. Na další vstup blokovacího obvodu B je připojen výstup součtového členu S. Výstup blokovacího součinového obvodu B je připojen na druhý vstup 32 vzorkovacího zesilovače AV, jehož výstup je přiveden na řídicí regulátor R.

Na výstupy kmitočtového děliče D, který je tvořen integrovanými čítači jsou připojeny vymezovací obvody Ml, M2 na jejichž výstupu je napětí, které vymezuje určité oblasti lineárního obrazového snímače LS. Tyto oblasti představované určitým počtem fotocitlivých elementů jsou vhodně voleny, tak, že první vymezovací obvod Ml určuje oblast na počátku a druhý vymezovací obvod M2 na konci lineárního obrazového snímače LS. Výstupní napětí obrazového snímače LS se zesiluje pomocí obrazového zesilovače A a dále přivádí na invertující vstup komparátoru K. Výstupní napětí z fotocitlivých elementů zesílené pomocí zesilovače A je přímo úměrné velikosti osvětlení těchto elementů. Komparátor K porovnává zesílené obrazové napětí 00 s referenčním napětím UR, kterém se přivádí na neinvertující vstup komparátoru K.

Toto referenční napětí UR odpovídá svojí velikostí žádanému osvětlení snímače. V případě, že je obrazové napětí UO menší než referenční napětí UR je na výstupu komparátoru K napětí, které odpovídá logické jedničce. Výstup komparátoru K je přivedený na druhý vstup 11 prvního součinového obvodu Q1 a dále na druhý vstup 13 druhého součinového obvodu Q2. Pomocí součinových obvodů Ql, Q2 se vyhodnotí v oblastech na začátku a na konci lineárního obrazového snímače LS velikost jeho osvětlení. Pro případ, kdy je osvětlení menší než je hodnota odpovídající referenčnímu napětí UR je na výstupu součinových obvodů Ql, Q2 napětí, které překlápí navazující klopné obvody LI, L2. Výstupy z klopných obvodů LI, L2 se přivádějí na součtový člen S na jehož výstupu je napětí pro indikační obvod 10. Klopné obvody LI, L2 se nastavují do svého výchozího stavu pomoci přepisového napětí UR, které je přivedeno z výstupu přepisového obvodu P na druhý vstup 22 prvního klopného obvodu LI a na druhý vstup 23 druhého klopného obvodu L2. V dalším měřícím cyklu se provádí opětné vyhodnocování velikosti osvětlení. Zesílené obrazové napětí U0 z výstupu obrazového zesilovače A se přivádí na první vstup 31 vzorkovacího zesilovače AV. Časový okamžik a doba vzorkování je řízena napětím z výstupu prvního vymezovacího obvodu Ml. Výstup prvního vymezovacího obvodu Ml je přiveden na vstup blokovacího součinového obvodu B přičemž na další vstup tohoto součinového obvodu je přivedeno napětí z výstupu součtového členu S. Výstup součtového členu S, který je při poklesu osvětlení v logické jedničce bokuje vzorkovací napětí vzorkovacího zesilovače AV. Toto blokování se provádí v blokovacím součinovém obvodu B. V případě logické jedničky na výstupu součtového členu S je přerušeno vzorkování zesíleného obrazového napětí U0 z výstupu obrazového zesilovače A. Na výstupu vzorkovacího zesilovače AV je napětí odpovídající svou velikosti stavu před poklesem osvětlení. Výstupní napětí ze vzorkovacího zesilovače AV je přivedeno na vstup regulátoru R, který řídl velikost osvětlení snímače.

Zapojení podle vynálezu plní dvě funkce:

- na výstupu součtového obvodu S je napětí /logické napětí/ odpovídající svojí velikostí osvětlení snímače, přičemž je vyhodnoceno, zda osvětlení nepokleslo pod mezní velikost, vyhodnoceni osvětlení se provádí na začátku a na konci snímače

- zapojení zpracovává analogový signál odpovídající velikosti osvětlení. Na výstupu vzorkovacího zesilovače AV je napětí, které odpovídá svou velikostí osvětlení snímače a je přivedeno jako informace o současném stavu na vstup řídicího regulátoru R. V případě poklesu osvětlení se vzorkování neprovádí a na výstupu vzorkovacího zesilovače XV je údaj o poslední správné velikosti osvětlení.

Z obr. 2 je patrný časový průběh základních napětí odpovídající zapojení podle vynálezu, kde OT je přepisové napětí, UO je obrazové napětí na výstupu obrazového zesilovače X,

UQ1 je napětí na výstupu prvního vymezovacího obvodu Ml a UQ2 je napětí na výstupu druhého vyměšovacího obvodu M2, přičemž napětí UQ1 odpovídá oblasti na začátku a napětí 0Q2 na konci lineárního obrazového snímače LS. Napětí U1 je napětí na výstupu klopného obvodu L2, kde čárkovaný průběh odpovídá poklesu osvětlení.

Claims (1)

1. Zapojeni indikačního obvodu velikosti osvětleni pro lineární obrazové snímače a využitím fotocitlivých elementů vlastního lineárního obrazového snímače pro měření osvětlení sestávají čího z řídicího generátoru, kmitočtového děliče, přepisového obvodu, lineárního obrazového snímače a obrazového zesilovače se vyznačuje tím, že výstup obrazového zesilovače (A, je připojen na první vstup (31) vzorkovacího zesilovače (AV, a na invertujíci vstup komparátoru (K), jehož neinvertující vstup je připojen na zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru (K, je připojen na druhý vstup (11, prvního součinového obvodu (Ql) a na druhý vstup (13, druhého součinového obvodu (Q2), výstup prvého součinového obvodu (Ql) je přiveden na první vstup (20) prvního klopného obvodu (LI) a výstup druhého součinového obvodu (Q2, je přiveden na první vstup (21, druhého klopného obvodu (L2), výstupy obou klopných obvodů (LI, L2) jsou přiváděny na součtový člen (S), přičemž druhý vstup (22) prvního klopného obvodu (LI) a druhý vstup (23, druhého klopného obvodu (L2, je připojen zároveň na přepisový obvod (P) a na lineární obrazový snímač (LS), přičemž na výstupy kmitočtového děliče (D) jsou připojeny dva vymezovacl obvody (Ml, M2,, výstup druhého vymezovacího obvodu (M2, je připojen na první vstup (10) prvního součinového obvodu (Ql, a výstup prvního vymezovacího obvodu(Ml) je připojen na první vstup (12, druhého součinového obvodu (Q2, a na blokovací součinový obvod (B,, na jehož dalěl vstup je připojen výstup součtového členu (S), výstup blokovacího součinového obvodu (B, je připojen na druhý vstup (32) vzorkovacího zesilovače (AV,, jehož výstup je přiveden na řídicí regulátor (R,.