SU475639A1

SU475639A1 - Electron-optical sensor coordinates

Info

Publication number: SU475639A1
Application number: SU1939782A
Authority: SU
Inventors: Лев Федорович Ивин; Анатолий Иванович Рачительный; Николай Иванович Рощин; Геннадий Семенович Черемухин
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Предприятие П/Я В-8337
Priority date: 1973-06-29
Filing date: 1973-06-29
Publication date: 1975-06-30

Description

ii

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в оптических информационных системах в качестве датчика след щей системы, преимущественно дл слежени за свет щимс объектом, а также дл определени координат светового п тна на плоскости.The invention relates to a measurement technique and can be used in optical information systems as a sensor of a tracking system, mainly for tracking a luminous object, as well as for determining the coordinates of a light spot on a plane.

Известны электронно-оптические датчики координат, выполненные без движущихс частей , где с помощью визирного устройства изображение источника излучени проецируетс на фотоприемник, чувствительна поверхность которого выполнена в виде четырех изолированных квадрантов. Каждый квадрант фотоприемника соединен с соответствующим амплитудным компаратором через интегрирующую схему, содержащую, например, усилитель , между входом и выходом которого подключена интегрирующа емкость и параллельно ей - ключ дл разр да емкости. Амплитудные компараторы имеют одинаковый порог срабатывани . При отклонении изображени источника излучени от оптической оси датчика срабатывание каждого амплитудного компаратора происходит неодновременно, что фиксируетс устройствами сравнени , которые формируют выходной сигнал датчика.Electron-optical coordinate sensors are known, made without moving parts, where using a sighting device the image of the radiation source is projected onto a photodetector, the sensitive surface of which is made in the form of four isolated quadrants. Each quadrant of a photodetector is connected to a corresponding amplitude comparator through an integrating circuit containing, for example, an amplifier, between which an integrating capacitance is connected between the input and output and parallel to it is a key for discharging capacitance. Amplitude comparators have the same trigger threshold. When the image of the radiation source deviates from the optical axis of the sensor, the operation of each amplitude comparator occurs non-simultaneously, which is fixed by the comparison devices that form the output signal of the sensor.

Недостатком такого устройства вл етс суцдественна зависимость позиционной характеристики датчика от параметров источника излучени и погрешностей электронной схемы обработки информации, т. е. от погрещностей интегрирующих схем, уходов порога срабатывани амплитудных компараторов, погрешностей импульсных с.хем сравнени .The disadvantage of such a device is the substantial dependence of the positional characteristics of the sensor on the parameters of the radiation source and the errors of the electronic information processing circuit, i.e., on the inconsistencies of the integrating circuits, variations in the amplitude of the amplitude comparators, and errors in the pulsed c. Comparison circuits.

Цель изобретени - повышение точности работы датчика.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the sensor.

Указанна цель достигаетс тем, что в известный электронно-оптический датчик координат , имеющий визир, оптически св занный с фотоприемником, чувствительна поверхность которого вьшолнена в виде четырех изолированных квадрантов, усилитель и схему сравнени , дополнительно введены демодул тор и переключателп, соедин ющие попарно диагонально расположенные квадранты фотоприемника с одним из входов усилител , выход которого св зан со входом демодул тора и через схему сравнени с другим своимThis goal is achieved by the fact that a known electro-optical coordinate sensor, which has a sight, optically coupled to a photodetector, whose sensitive surface is made in four isolated quadrants, an amplifier and a comparison circuit, is additionally introduced a demodulator and switch that connects diagonally arranged in pairs photodetector quadrants with one of the amplifier inputs, the output of which is connected with the input of the demodulator and through its comparison circuit with another

входом, выходы демодул тора подключены к выходу датчика. Такое выполнение датчика позволило получить на выходе демодул тора позиционный сигнал, а на выходе усилител сигнал, который не зависит от положени светового п тна на чувствительной поверхности фотоприемника, но несет информацию обо всех других параметрах датчика: чувствительности фотоП})Г1елшпка, интенсивности падающего света, коэффициенте усилени усилител и т. д. С помощью схемы сравнени и усилител этот сигнал стабилизируетс па одном уровне, что позвол ет получать на выходе демодул тора позиционную характеристику датчика с высокой точностью. На чертеже представлена блок-схема нре;,лагаемого . Датчик состоит из визира i, выполненного, нанример, в виде пр моугольной диафрагмы, в результате источник излучени 2 образует на чувствительной поверхности фотопригмника 3 световое п тно 4. Чувствительна поверхность фотоириемипка 3 выполнена в виде четырех изолированных друг от друга квадрантов 5, 6, 7, 8, которые подключены к усилителю 9, имеющему регулируемый коэффициент передачи, через переключатели 10. Усилитель 9 одновременно соединен с демодул тором 11 и со схемой сравнени 12, имеющей опорный сигнал и опорное, причем выход схемы сравнени св зан с усилителем 9 дл изменени коэффипиента передачи усилител 9. Переключатели 10 могут быть выполнены, например , в виде двух ключей 13, 14, каждый из которых работает на частотах 2/ и /. Принцип работы устройства следующий: при попадании источппка излучеип 2 в поле зрени датчика визир I проецирует излучение 2 на чувствительную иоверхность фотоприемпика 3 в виде светового п тиа 4, например в виде пр моугольника. В результате кажды квадрант 5, 6, 7, 8 фотоприемника 3 выдает сигнал, пропорциональный световому потоку. При равномерном освещении светового и тпа 4 величина сигналов с квадраитов Г)-8 пропорциональна площади засвеченных участков каждого из квадрантов 5-8. Сигналы с фотоприемника 3 через переключателн 10 иостуиают на вход уснлнтел 9. Поскольку ключи 13 и 14 работают па частотах 2/ и / соответственно , то сигнал па входе усилител 9 в каждый момент времени представл ет собой суммарный сигнал с одной из пар квадрантов , например сначала два квадранта 5, 6, затем два верхних 7, 8, далее два левых 6, 7 и два правых квадранта 5, 8 и т. д. В результате входной сигнал усилител 9 содержит информацию о положении светового и тна 4 на чувствительной поверхности фотоприемиика 3 в виде переменной составл ющей , в то врем как среднее значение выходного сигнала усилител 9 не зависит от положени светового и тиа 4 и эквивалентно световому потоку от половины светового и тпа 4. Усиленный переменный сигнал с помощью демодул тора 11 преобразуетс в выходной сигнал датчика, а среднее значение выходного снгнала усилител 9 поступает на вход схемы сравнени 12, если оно отличаетс но величине от U опорное, то измен етс коэффициент передачи усилител 9 таким образом , чтобы среднее значение выходного сигнала усилител 9 было равно U опорное. При изменении интенсивности источника излучени 2, чувствительности фотоириемника 3, коэффициента передачи переключателей 10 и коэффициента усилени усилител 9 нропорциональпо измен ютс переменна составл юща и среднее значение выходного сигнала ус11Л1ггел 9, а вследствие стабилизации среднего значени за счет соответствующего измопсии коэффициента передачи усилител 9, иозиционна характеристика датчика оказываетс независимой ни от нараметров источиика излучени 2, ни от параметров электронной схемы обработки информацни, поскольку все погреипшсти компенсированы обратной св зью по сигналу от половины светового п тна 4. П р е д м е т и з о б р с т е и и Электронно-оптический датчик координат, содержащий визир, оитически св занный с фотоприемником , чувствительна иоверхность которого выполнена в виде четырех изолированных квадрантов, усилитель и схему сравнени , о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повыщеии точности работы датчика, он содержит демодул тор и иереключатели, причем диагонально расноложеиные квадранты чувствительной иоверхности фотоприемника соедпиены попарно через переключатели с одинм из входов усилител , выход которого св заи со входом демодул тора и через схему сравиеии с другим своим входом, выходы демодул тора подключены к выходу датчика.input, the demodulator outputs are connected to the sensor output. Such an embodiment of the sensor made it possible to obtain a positional signal at the output of the demodulator, and a signal at the amplifier output that does not depend on the position of the light spot on the sensitive surface of the photodetector, but carries information about all other sensor parameters: photoP sensitivity}) Solar cell, incident light intensity, gain of the amplifier, etc. With the help of a comparison circuit and an amplifier, this signal is stabilized at the same level, which allows to obtain at the output of the demodulator the position characteristic of the sensor with high precision. The drawing shows a block diagram of the figure; lagged. The sensor consists of a reticle i, made, in the form of a rectangular diaphragm, as a result, the radiation source 2 forms a light spot 4 on the sensitive surface of the photo-importer 3. The sensitive surface of the photo-light 3 is made in the form of four quadrants isolated from each other 5, 6, 7 , 8, which are connected to the amplifier 9, having an adjustable transmission coefficient, through the switches 10. The amplifier 9 is simultaneously connected to the demodulator 11 and to the comparison circuit 12, which has a reference signal and a reference one, with the output of the circuit being It is not connected to amplifier 9 to change the transmission coefficient of amplifier 9. Switches 10 can be implemented, for example, in the form of two switches 13, 14, each of which operates at frequencies 2 / and /. The principle of operation of the device is the following: when a source of radiation 2 hits in the field of view of the sensor, viewfinder I projects radiation 2 onto the sensitive and surface of the photo-prime 3 in the form of light five, for example, in the form of a rectangle. As a result, each quadrant 5, 6, 7, 8 of the photodetector 3 generates a signal proportional to the luminous flux. With uniform illumination of the light and TPA 4, the magnitude of the signals from the quadrants of G) -8 is proportional to the area of exposed areas of each of the quadrants 5-8. The signals from the photodetector 3 through the switch 10 are sent to the input of the antenna 9. Since the keys 13 and 14 operate at frequencies 2 / and / respectively, the signal at the input of amplifier 9 at each time instant is a total signal from one of the quadrant pairs, for example two quadrants 5, 6, then two top 7, 8, then two left 6, 7 and two right quadrants 5, 8, etc. As a result, the input signal of amplifier 9 contains information about the position of the light and 4 on the sensitive surface of the photodetector 3 in the form of a variable component, while As an average value of the output signal of amplifier 9, it does not depend on the position of the light and 4 and is equivalent to the light flux from half of the light and TPA 4. The amplified alternating signal is converted into a sensor output by the demodulator 11, and the average value of the output amplifier 9 is supplied the input of the comparison circuit 12, if it is different from the value of U reference, then the transmission coefficient of amplifier 9 is changed so that the average value of the output signal of amplifier 9 is equal to U reference. When the intensity of the radiation source 2 changes, the sensitivity of the photo receiver 3, the transfer coefficient of the switches 10 and the gain of amplifier 9, the proportional variable varies the component and average value of the output signal 11L1GG 9, and due to the stabilization of the average value due to the corresponding isopsy of the transfer coefficient of amplifier 9, the response characteristic the sensor is independent of the radiation source 2 parameters or the parameters of the information processing electronic circuit, since all the signals are compensated by feedback on the signal from the half of the spotlight 4. Transmittance of the signal and the Electron-optical coordinate sensor containing the viewer, which is associated with the photodetector, is sensitive and surface which is made in the form of four isolated quadrants, an amplifier and a comparison circuit, that is, in order to improve the accuracy of the sensor, it contains a demodulator and switches, with diagonally spaced quadrants of the sensitive surface and a photodetector soedpieny pairwise through switches odinm input of the amplifier, the output of which zai communication with the input via a demodulator circuit sravieii and with its other input, the outputs of demodulator connected to the output of the sensor.

Вых. XOut X

Вых. ifOut if

иand

опорноеsupporting