SU289382A1

SU289382A1 - OPTICAL ELECTRONIC ANGLE SENSOR

Info

Publication number: SU289382A1
Application number: SU1394230A
Authority: SU
Inventors: Н. А. Шваб И. А. Шваб
Original assignee: , Институт электродинамики , Институт общей , неорганической химии

Description

Изобретение относитс к оптико-электронным след щим устройствам, которые могут быть использованы в различных област х науки и техники, например в приборах ориентации космических аппаратов, в контрольно-измерительной технике и т. д.The invention relates to optoelectronic tracking devices that can be used in various fields of science and technology, for example, in spacecraft orientation devices, in instrumentation technology, etc.

Известные датчики угла с разделительной усеченной пирамидой и несколькими фотоприемниками , выдающими сигнал о смещении изображени объекта относительно верщины пирамиды, не обеспечивают линейности выходной характеристики из-за изменени параметров фотоприемников с течением времени.The known angle sensors with a truncated pyramid separation and several photodetectors, which give a signal that the image of the object is displaced relative to the pyramid's vertex, do not ensure the linearity of the output characteristic due to the change in the parameters of the photodetectors over time.

Предлагаемый датчик отличаетс от известных тем, что в нем использован дополнительный фотоприемник, регистрирующий с помощью дополнительного светоделительного элемента световой поток, прощедщий через основани пирамиды и включенный в среднюю ветвь Т-образного контура, симметричные ветви которого образованы резисторами, включенными во входную диагональ измерительного моста.The proposed sensor differs from the known ones in that it uses an additional photodetector, registering with the help of an additional beam-splitting element, the luminous flux passing through the pyramid bases and included in the middle branch of the T-shaped circuit, the symmetrical branches of which are formed by resistors included in the input diagonal of the measuring bridge.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема датчика; схема включени -на фиг. 2.FIG. 1 is a schematic diagram of the sensor; switching circuit - on fig. 2

Датчик содержит оптическую систему / формировани изображени источника света 2, автоколлимационное зеркало 3, светоразделительную пирамиду 4 с фаской на верщине, светоделительный элемент 5, фотоприемники 6-8,The sensor contains an optical system / imaging of a light source 2, an autocollimation mirror 3, a light-separating pyramid 4 with a chamfer at the top, a beam-splitting element 5, photodetectors 6-8,

два из которых включены в измерительную мостовую схему, а один в среднюю ветвь Т-образного контура, симметричные ветви которого образованы резисторами, включенным во входную диагональ измерительного моста.two of which are included in the measuring bridge circuit, and one in the middle branch of the T-shaped contour, the symmetrical branches of which are formed by resistors included in the input diagonal of the measuring bridge.

Нить накала источника света проецируетс конденсором в верщииу пр моугольной пирамиды с небольщим перекрытием. Две боковыеThe filament of the light source is projected by the condenser into the upper rectangular pyramid with a small overlap. Two side

грани пирамиды посеребрены, а основапие и квадратна фаска в ее вершине прозрачны. Вершина пирамиды находитс в фокальной плоскости объектива, поэтому вышедшие из объектива лучи попадают на зеркало 3, параллельным пучком и, отразившись от него, направл ютс обратно в систему и на фотоприемники . Если угол поворота зеркала равен нулю , т. е. плоскость зеркала перпендикул рна оптической оси объектива, то в идеальномthe edges of the pyramid are silver plated, and the base and square chamfer at its top are transparent. The top of the pyramid is in the focal plane of the lens, so the rays coming out of the lens fall on the mirror 3 in a parallel beam and, reflected from it, are sent back to the system and to the photodetectors. If the angle of rotation of the mirror is zero, i.e. the plane of the mirror is perpendicular to the optical axis of the lens, then in ideal

случае (при отсутствии дифракционных влений , аберраций и т. д.) автоколлпмационное изображение фаски точно совпадает с самой фаской. На фотоприемники, включенные в плечи мостовой схемы, в этом случае излучениеIn the case (in the absence of diffraction phenomena, aberrations, etc.), the autocollimation image of the chamfer exactly coincides with the chamfer itself. On the photodetectors included in the shoulders of the bridge circuit, in this case, the radiation

не попадает, а на фотоприемник, включенный в среднюю ветвь контура, попадает максимум излучени . Место располол ени последнего фотоприемника и параметры устанавливаемого перед ним конденсора подбираютс такимdoes not fall, and the radiation maximum is incident on the photodetector included in the middle contour branch. The location of the last photodetector and the parameters of the condenser installed in front of it are selected by such

светочувствительной поверхности была равна площади самой фаски пир;-миды.photosensitive surface was equal to the area of the chamfer feast; -mids.

Параметры моста и Т-образной схемы подбираютс так, чтобы сигнал на выходе моста был равен нулю нри нулевом рассогласоваипн. Когда зеркало поворачиваетс , то изображение фаски смещаетс , и излучение попадает па боковые грани, вызыва засветку одного пз фотоириемников, включеппых в плечи мостовой схемы. Количество отражеиного от гюлуирозрачного зеркала излучени , нспадаюпл,сго на фотонриемник, включешый в среднюю ветвь контура, уменьшаетс , вызыва тем самым функциональное изменение велнчпиы питающего нанр жени моста.The parameters of the bridge and the T-shaped circuit are chosen so that the signal at the output of the bridge is equal to zero and zero error. When the mirror is rotated, the image of the chamfer is shifted, and the radiation hits the side faces, causing the illumination of one of the photoreceivers, which are included in the shoulders of the bridge circuit. The amount of radiation reflected from the hyureaurea mirror, which is located on the photon receiver, which is included in the middle branch of the contour, is reduced, thereby causing a functional change in the wellness power supply of the bridge.

Вследствие этого величина выходного сигнала ир мо пропорциональна величине светового потока, подающего на другие фотоприемники . (Известно, что выходной сигнал с из.мерительного моста представл ет собой ир мо иропорциональную функцию питапи моста). Таким образом, сделав питаипе моста управл емым , можно воздействовать на выходнойAs a result, the magnitude of the output signal of the ir mo is proportional to the magnitude of the luminous flux fed to other photodetectors. (It is known that the output signal from the measuring bridge is the ir mo proportional function of the pit bridge). Thus, by making the bridge pitaipy controlled, it is possible to affect the output

сигнал, измен его нелинейность в широких пределах измепеип измер емого сигнала.signal, changing its non-linearity over a wide range of measurements of the measured signal.

Предмет изобретени Subject invention

Оптико-электронный датчик угла, содержащий автоколлимаинопную оптическую систему со спетоделптельиым элементом в виде усечспиой пирамиды с зеркальными гран ми и двух фотопрпемииков, размещенных в иучках лучей, отраженных от грапей пирамиды, и включенных в мостовую схему, отличающийс тем. что, с целью линеаризации выходной характеристики выходного сигнала датчика в широком диапазоне, между конденсором и усечеиной пирамидой установлен дополнительный светоделительиый элемент, направл ющий световой поток, прошедший через основани пирамиды , к фотоприемнику, включенному в средиюю ветвь Т-образиого контура, симмет 5ичпь е ветви которого образованы включенными во входную диагональ измерительной мостовой схемы резисторами.An optoelectronic angle sensor containing an autocollimainoptic optical system with a spectrodelective element in the form of a truncated pyramid with mirrored edges and two photoprpemiiks located in the patterns of the rays reflected from the grams of the pyramid and included in a bridge circuit differing from that. that, in order to linearize the output characteristic of the sensor output signal in a wide range, between the condenser and the truncate pyramid there is an additional beam-splitting element directing the luminous flux passing through the base of the pyramid to the photodetector included in the T-shaped branch of the circuit which are formed by resistors included in the input diagonal of the measuring bridge circuit.