о)б)
Рис. 29. Фотосчитывание
с помощью муаровых
узоров.
а — оптическая схема для линейных перемещений; б — оптическая схема для угловых перемещений: / — блок осветителя, 2 — конденсор,
3 — растровое сопряжение,
4 — фотоприемники; в — фазовый сдвиг сигналов ФП.
Растровые системы широко применяются для управления станками, в высокоточной измерительной аппаратуре линейных и угловых перемещений и т. п. В регистрирующей аппаратуре обычно используют четыре ФПВ, что позволяет при соответствующем угле между рисками обеих решеток построить схему, различающую направления движения муаровых полос. На каждый ФПВ поступает световой поток, сдвинутый по пространственной фазе на я/2 относительно предыдущего фотоприемника (рис. 29,б). Для формирования каждого из сдвинутых сигналов ФПВ включают попарно через один, т. е. первый с третьим и второй с четвертым по балансной схеме. При перемещении одной из решеток в одном направлении изменение сигнала, создаваемого парой /—3, отстает на четверть периода о г изменения сигнала пары 2—3, а лри перемещении в противоположном
ю
46
направлении сигнал ФПВ пары /—3 отстает от сигнала пары 2—3 на ту же четверть периода. Достоинством такого включения ФПВ является автоматическая компенсация дрейфа в уровне постоянной составляющей сигнала от температуры и изменения светового потока.
Соответствующим подбором параметров растрового звена можно добиться практически синусоидальной формы сигналов, снимаемых с каждой пары ФПВ.
При работе с муаровыми узорами выходные сигналы ФПВ должны быть строго пропорциональны освещенности, а коэффициенты пропорциональности у ФПВ, образующих группу в четыре прибора, должны отличаться один от другого весьма незначительно (не более чем на 5%). Кроме того, в широком интервале окружающих температур и освещенностей соотношение между интенсивностью освещения и выходным сигналом должно быть стабильным. Важным требованием является также постоянство отношения выходного сигнала ФПВ к интенсивности освещения даже при изменении нагрузки в широких пределах [39].
Подобные требования могут быть обеспечены при работе ФПВ в режиме генератора тока, причем коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики /н^н//к.з^х х должен быть достаточно высоким.
Читающие автоматы. Разновидность фотосчитывания, где также могут успешно применяться ФПВ (или ФЭП), основана на регистрации отраженного от поверхности документа светового потока. На таком методе работают читающие автоматы. Информация наносится на бланки в виде графических отметок, кодированных, нормализованных и стилизованных письменных знаков, печатных, машинописных и рукописных знаков.
Считывание может осуществляться посредством, например, десяти ФПВ. Отраженный световой поток попадает на ряд ФПВ, каждый из которых имеет определенный индекс. В процессе осмотра поверхности документа на ФПВ попадает световой поток различной интенсивности. При этом значения отраженного светового потока от кодовой метки <и контура знака будут различными, что позволяет с помощью амплитудного селектора произвести определение импульсов кодовых меток от контурных импульсов В результате определяется номер ФПВ, а с ним и значение анализируемого знака.
Миниатюрное фотосчитывающее устройство. Устройство фирмы Хоякава электрик представляет собой одну прямую линейку из 36 миниатюрных кремниевых ФПВ, размещенных на общей подложке длиной 19 мм. Продольный размер каждого элемента составляет около 0,4, а расстояние между центрами соседних элементов — 0,5 мм. Фотоприемники облучаются СД из GaAs. Выпускаются аналогичные приборы, содержащие два ряда по 36 ФПВ, однорядные приборы, насчитывающие 42 или 60 ФПВ, а также двухрядные приборы из 150 ФПВ. В приборах используются СД двух типоразмеров. Более мощные СД имеют выход 100 мкВт при постоянном токе через диод 100 мА. Светодиоды способны выдерживать импульс тока до 15 А в течение 5 мкс. Для улучшения светового выхода они имеют форму полусферы. Менее мощные СД способны выдерживать импульсы тока 2 А длительностью 5 мкс Выходная мощность их 8 мкВт при постоянном токе через прибор 100 мА. Выходной сигнал, считываемый с ФПВ, равен 0,4 В.
47
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 30. Конструкция оптрона.
К оптоэлектронным относятся функциональные электронные устройства, в которых сочетаются два способа обработки и передачи информации — оптический и электрический.
Элементарным звеном оптоэлектроники, выполняющим простейшие функциональные преобразования, является оптрон, включающий в себя источник 'Излучения и фотоприемник, связанные между собой оптической средой. Оптрон представляет собой элементарный четырехполюсник с оптической связью. Между элементами оптронной пары отсутствует электрическая связь, а преобразование входного сигнала в выходной происходит по схеме: электрический сигнал — оптический сигнал — электрический сигнал.
На рис. 30 в качестве примера приведена возможная конструкция оптрона. Излучение полусферического источника / (СД) фокусируется параболическим отражателем 2 на поверхности ФП 4. Пространство между СД и ФП залито прозрачным компаундом 3. Управление оптроном можно осуществить, изменяя ток и напряжение на све-тодиоде, фотоприемнике, а также изменяя параметры оптического канала.
К основным статическим характеристикам оптрона относятся входная, передаточная и выходная. Входной характеристикой оптрона является вольт-амперная характеристика светодиода, передаточной— зависимость фототока от входного тока, а выходной — зависимость фототока от величины приложенного смещения при фиксированием значении входного тока. Практически имеют место семейства выходных и передаточных статических характеристик оптрона. Весьма важными для оптрона являются также динамические характеристики (частотные, импульсные), показатели температурной стабильности и надежности
Возможности применений оптрона достаточно широки [15, 16, 18]. Он может использоваться в качестве элемента гальванической развязки, импульсного модулятора, коммутатора каналов радиорелейных линий, малогабаритного бесконтактного виброустойчивого реле, широкополосного безындуктивного трансформатора, оптоэлектронного усилителя электрических сигналов и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.