SU447727A1 - Устройство дл определени положени светового п тна на плоскости - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  обработки электромагнитного излучени  и определени  положени  точечных источников света

Известны устройства дл  определени  положени  светового п тна на плоскости, содержащие фотодиодный позиционно-чувствительный приемник излучени , выходами соединенный с соответствующими входами сумматора , координатные и опорньй выходы которого подключены соответственно к входам координатных и опорного усилителей, подключенньрс выходами к первым входам соответствующих координатных и опорного преобразователей амшштуда-потенпиал, вторые входы которых соединены с выходом распределител  управл щих импульсов, св занного тем же выходом с первым входом индикатора рассогласовани , два других входа которого соединеаы соответственно с выходом опорного усилител  и выходом источника эталонного напр жени , два выходных блока вычитани , подключенных Первыми входами к выходам координатных преобразователей, а вторыми входами - к выходу опорного преобразовател , реверсивный счетчик , суммирующий и вычитающий входы которого соединены с соответствующими выходами индикатора рассогласовани , выход старших разр дов реверсивного счетчжа св зан через преобразователь кодов с первыми регулировочными входами опорного и координатных усилителей, вторые регулировочные входы которых соединены с выходом младших разр дов реверсивного счетчика.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известных тем, что в него введен блок нелинейной коррекции усилени , управл ющий вход которого соединен с выходом распределител  управл щих импульсов, а опорный и регулировочный входы подключены соответствецно К опорному выходу сув матора и выходу преобразовател  ко дов, кодовые выходы блока нелинейно коррекции усилени  соединены с одно тленными входами преобразовател  ко дов, а корректирущнй выход подключен к счетному входу реверсивного счетчика. Кроме того, блок нелиней- ной коррекции усилени  содержит уси литель отсчета, входы которого соединены с опорным и регулировочным входами блока, два регистра, первый из которых соединен входами с вфсодами усилител  отсчета, а второй входом с основным выходом первого регистра, анализатор ощбающей опор ного сигнала, два входа которого подключены к выходам регистров, а третий вход св зан с управл кмщм входом блока, схему сравнени  кодов , кодовые входы которой соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выходы подключены к кодовым выходам блока, схещ выбора шага коррекции усилени , первый вход которой соединен с выходом анализатора огибающей опорного сигналю ., второй - с выходом схеьш срав нени  кодов, а выход - подключен к корректфующему выходу блока. Такое выполнение устройсчва позволило повысить быстродействие ж расшщ)ить динамическш диапазон его работы. На чертеже приведена схема уст ройства. Устройство содержит фотодиодный позжтионно-чувствительный приемник излучени  I, сумматор 2, коор динатные 3, 4 и опорный о усилителж координатные 6, 7 и опорный 8 преоб разователи ашлитуда-потенциал распределитель 9 управл аэдих импуль сов, индикатор 10 рассогласовани , источник II эталонного напр жени , выходные блоки вычитани  12 и 13, реверсивный счетчик 14, преобразователь кодов 15, блок 16 нелинейной коррекции усилени , усилитель отсче та 17, регистры 18, 19 и сигнализатор огибащей опорного сигнала 20. схему сравнени  кодов 21 ж схему 22 выбора шага коррекции усилени . Устройство работает следующим образом. Распределитель управл щих ймпульсов 9 обешечивает циклическую работу, длл чего в каадом цикле выдает в его блоки импульсы Сброс , Строб, Запись знаков, серию импульсов опроса схемы сравнени  кодов 21 и импульс опроса индикатора рассогласовани  10, Опорный сигнал о-о , пропорциональный суммарной энергии лучистого потока, падающего на фотоприемник I, поступает с выхода сумматора 2 на вход опорного усилител  5 и усилител  отсчета 17 опорного сигнала. Значение отсчета опорного сигнала запоминаетс  в регистре 18. Коэффициент передачи KQ опорного усилител  5 определ етс  двоичным кодом числа, хран щегос  к этому моменту в реверсивном счетчике 14, Амплитуда опорного сигнала, по вившегос  на выходе опорного усилител  5 запбминаетс  опорным преобразователем 8 амплитуда-потенциал в индикаторе рассогласовани  10, Величина ослаблени , вносшла  выходным аттенюатором опорного усилител  5 непосредственно зависит от состо ни  т младших разр дов реверсивного счетчика 14, а ослабление, вносимо(3 входным аттенюатором опорного усилител  5, зависит от число-импульсного кода на выходе преобразовател  кодов 15, который, в свою очередь, зависит от состо ни  г старших разр дов реверсивного счетчика 14, На выходе преобразовател  кодов 15 по вл етс  М-разр дный код, который поразр дно сравниваетс  в схеме сравнени  кодов 21 с содержимым регистра 18. Схема сравнени  кодов формирует пакет импульсов, .число которых равно числу обнаруженных несовпадений в сравниваемых кодах . Это число запоминаетс  в схеме 22 выбора шага коррекции усилени . Наибольшему числу в схеме выбора шага коррекции соответствует более высока  частота импульсов, которые с его выхода поступают на счетный вход реверсивного счетчика 14. Выбор шага коррекции усилени  зависит также от числа несовпадающих позиций кодов в текущем периоде, от значени  грубого отсчета опорного сигнала, сделанного в предыдущем периоде и хран щегос  в регистре 19, и от знаков и величины приращений грубых отсчетов. Сравнение грубых отсчетов выполн ет анализатор огибащей опорного сигнала 20. Если отсчеты отличаютс  друг от друга на величину, превышаюп ую заданный порог , то в зависимости от знака разности этих отсчетов записываетс  единица. Если разность отсчетов не превыинет порога, то сохран ютс  нулевые значени  Из 16 возможных комбинаций переменных , представленных единичными и нулевыми СОСТОЯНИЯШ1 аналшатор огибающей опорного сигнала выбирает четное, при которых на его выходе по вл етс  сигнал сброса схемы 22 выбора шага коррекции усилени ,благодар  этому выбираетс  наименьший шаг коррекции. Две из четырех комбинации соответствуют случа м,когда средний из трех последовательных грубых отсчетов опорного сигнала больше или шньше соседних на величину , превышающую заданный порог, Еще две комбинации соответствуют случа м резкого скачка опорного сигнала, возникающего при пропадании сигнала или при его первом по влении, В этих случа х выбор большого шага коррекции задерживаетс  до подтверадеНИН зФовн  сигнала в следущем грубом отсчете опорного сигнала. Работающий таким образом анализатор огибающей сигнала увеличивает запас устойчивости контура автош-тическои регулировки усилени  при случайных одиночных возмущени х огибащей опорного сигнала и при наличии импульсных помех По окончанш пропессов, св зан ных с анализом огибащей опорного сигнала и выбором шага коррекции усилени , распределитель управл ющих шшульсов Э выдает импульс опроса индикатора 10 рассогласовани , н с этого момента начинаетс  собственно коррекци  усилени . Дл  этого момента в инджаторе рассогласовани  хранилс  потенциал, равный амплитуде опорного сигнала на выходе опорного усилител  5, В зависимости от того, каков этот потенциал по сравнению с эталонным напр жением индикатор рассогласовани  разрешает прохождение импульса опроса на вход реверсивного счетчика 14 и предписывает ему режим вычитани ,в соответствии с чем содержимое ревер сивного счетчика будет уменьшено на число импульсов, укладывающихс  в определенном интервале врешни,причеГ;5ао« Гзшол тэедел етс  ранее выбранным шагом редел етс  ранее коррекции усилени . При уменьшении числа, хран щегос  в реверсивном счетчйке 14, уменьшаетс  величина ослаблени  в аттенюаторах опорного усилител  5 и, тем самым, на его ycidJmT«jm и и, тем uatwum, па сд.« TitrifmTp vRpTratrrmapTpCT опотэный сигнал Быходе увеличиваеас  оиорныи ош.пал Если же амплитуда опорного сигнала больше эталонного напр жени , потен циал преобразовани  в индикаторе рассогласовани  10 будет уменьшен о величины эталонного напр жени , ри атом будет разрешен режим сложени  в реверсивном счетчике 14, и в опорном усилителе 5 будет введено дополнительное ослабление, Алилитуда опорного сигнала удерживаетс  таким образом, на уровне эталонного напр жени , причем число импульсов поправки содержтюго реверсивного счетчика 14 в каждом цикле тем больше , чем больше амплитуда опорного импульса отличаетс  от заданного уровн . Синхронно с изменени ми ослаблени  в аттенвэаторе опорного усилител  5 происходит регулировка сопротивлении нагрузки диодов фотоприемника I, При увеличении интенсивности лучистого потока сопротивление нагрузки уменьшаетс . При этом в усилителе отсчета 17 опорного сигнала уменьшаетс  ослабление. Благодар  этому обеспечиваетс  посто нство порогов срабатывани  регистра 18. Поскольку аттенюаторы корректирующих 3, 4 и опорного 5 усилителей переключаютс  одновременно, коэффициенты усилени  сигналов сгдещени  п тна «х и /Су оказываютс  равными коэффициенту усилени  Ко опорного сигнала. Амплитуды усиленных импульсов запоминаютс  в виде потенциалов в координатных 6, 7 и опорном 8 преобразовател х. КоО-о KQ& Og - Ку CLy - к о fiy Выходные блоки вычитани  12 ж 13 обеспечивают на выходе напр жени  Ua; ж Uy , которые не завис т от величины лучистого потока и характеризуют только величину и знак с уещенш  п тна по координатным ос м. Груба  и точна  коррекци  усилени  в контуре автоматической регулировки усилени  (АРУ) осуществл етс  неодновременно. Большие поп вкн ойкор кпш . ввод тс  « реверсивный счетчик 14 тогда, когда шорный сигнал на выходе опорного усилител  5 либо мал, чтобы преодолеть амплитудный порог индикатоpia рассогласовани  10, либо настолько велик, что ограничиваетс  опорлгг-итгатртгрм S R  том pjnrofip ин усилигелем о, о ааом случае иапшг тпл Т) пло-р.п ппв нист тсп ни йт дикатор рассогласовани  указывает только знак рассогласовани  опорного сигнала с эталонным напр жением, а величину рассогласовани  определ ет схема сравнени  кодов 21, При этом импульс на выходе индикатора рассогласовани  имеет посто нную и

waкcиwaльнo воз /ожную дл  него длительность , заданную скоростью коррекции потенциала. Величина вводимо поправки пропорциональна частоте импульсов на выходе схемы выбора шага коррекции усилени  22, а частота зависит от разности чисел на входе схемы сравнени  кодов 21 Груба  поправка вводитс  практически за одну коррекцию. Точна  коррекци  усилени  осуществл етс  при условии, что опорный сигнал больше амплитудного порога срабатывани  индикатора рассогласовани  10, но меньше напр жени  ограничени  опорного усилител  5, Это условие выполн етс  при равенстве кодов на входах схемы 2 сравнени  кодов. При этом схема выбора шага коррекции усилени  22 выбирае т наименьший шаг коррекции. Частота импульсов на счетном входе реверсивного счетчика 14 оказываетс  посто нной и минимальной из всех частот, имен)щихс  в схеме выбора шага коррекции усилени  22. Теперь пропорционально разности между опорным сигналом и эталонным напр жением мен етс  длительность импульса, указывающего знак рассогласовани  на вьсходе индикатора 10 рассогласовани .

Таким образом, поскольку шаг коррекции усилени  сигналов неодинаков при точной и грубой коррекции , зависимость между величиной вводимой поправки и величиной об ,наруженного рассогласовани  в опорном усилителе 5 оказываетс  нелинейной: чем больше рассогласование, тем больше приращение поправки

Благодар  введению блока нелинейной коррекции усилени  16 предлагаемое устройство отслеживает изменени  интенсивности лучистого потока за меньшее число циклов коррекции, чем в известных устройствах , что особенно важно при больших паузах между импульсами сигнала .

ПРЕДШТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (2)

1. I. Устройство дл  определени  положени  светового п тна на плоскости , содержащее фотодиодный позиционно-чувствительный приемник излучени , выходами соединенный с соответствующими входами сумматора, координатные и опорный выходы которого подключены соответственно к входам координатных и опорного усилителей , подключенных выходами к первым входам соответствующих коорч динатных и опорного преобразователей амплитуда-потенциал, вторые

   ВХОДЫ которых соединены с выхидовг распределител  управл кщих импульсов , св занного тем же выходом с первым : ходом индикатора рассогласовани , два других входа которого соединены соответственно с выходом опорного усилител  и выходом источника эталонного напр жени , два выходных блока вычитани , подключенных первык и входами к выходам координатных .преобразователей, а вторыми входами - к выходу опорного преобразовател , реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с соответствущими выходами индикатора рассогласовани  ,выход старших разр дов реверсивного счетчика св зан через преобразователь кодов с первыми регулировочными входами опорного и координатных усилителей, вторые регулировочные входы, которых соединены с выходом ШIaдшkx разр дов реверсивного счетчика, отличающеес  тем, .что, с целью повышение быстродействи  и расширени  динамического диа пазона работы устройства, в него введен блок нелинейной коррекции усилени , управл ющий вход которого соединен с вы.ходом распределите:л  управл ющих шшульсов, а опорный и регулировочный входы подключены соответственно к опорному выходу сумматора и выходу преобразовател  кодоэ. кодовые выходы блока нелинейной коррекции усилени  соединены с одношйбнными входами преобразовател  кодов, а корректирующий выход подключен к счетному входу реверсивного счетчика.
2. 2. Устройство по п. I, отличающеес  тем, что блок нелинейной коррекции усилени  содержит усилитель отсчета, входы которого соединены о опорным и регулировочным входами блока, два регистра, первый из которых соединен входами с выхо|дами усилител  отсчета, а второй :входом с основным выходом первого регистра, анализатор огибакщей опор ного сигнала, два входа которого подключены к выходам регистров, а третий вход св зан с управл ющим входом блока, схему сравнени  кодов кодовые входы которой соединены с соответствующими выходами (гервого регистра, а выходы подключены к кодовым выходам блока, схему выбора шага коррекции усилени , первый вход которой соединен с выходом анализатора огибающей опорного сигнала второй - с выходом схемы сравнени  кодов, а выход - подключен к корректжфующему выходу блока. I .. J