195886. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés és eljárás fizikai mennyiségek optoelektronikai úton történő meghatározására
1 195 886 2 koztatva, az első fényelem és a második fényelem első integrátorhoz van kapcsolva, az első integrátor kimenete első komparátoron keresztül logikai egység első bemenetére van kötve, továbbá második integrátort tartalmaz, amelyhez első referenciaforrás és második referenciaforrás van csatlakoztatva, a második integrátor kimenete második komparátorhoz,és adott esetben csűcsértékmérőhöz van kapcsolva, a második komparátor kimenete a logikai egység második bemenetére van kötve, a kapcsolási elrendezés kimenetét pedig a második komparátor kimenete és/vagy a csúcsértékmérő kimenete képezi. A találmány további ismérve lehet, hogy az első fényelem és a második fényelem első kapcsoló és második kapcsoló közbeiktatásával van az első integrátorhoz kapcsolva, továbbá az első integrátor ki- és bemeneté közé harmadik kapcsoló van kötve, a kapcsolók vezérlő bemenetei pedig a logikai egység vezérlő kimeneteihez vannak csatlakoztatva. Egy előnyös kiviteli alaknál az első referenciaforrás és a második referenciaforrás közé negyedik kapcsoló van beiktatva, amelynek vezérlő bemenete a logikai egység további vezérlő kimenetéhez van kötve. Egy másik kiviteli alaknál a logikai egység digitális időzítővel van két irányú összeköttetésben, a digitális időzítő bemenete pedig órajel generátorra van csatlakoztatva, kimenete pedig a kapcsolási elrendezés további kimenetét képezi. Egy célszerű kiviteli alaknál a fényforrás fénykibocsátó dióda, amelynek egyik kapcsa áramforrásra, másik kapcsa ötödik kapcsolón keresztül a földre van kötve, az ötödik kapcsoló vezérlő bemenete pedig a logikai egységnek a fényforrást szabályozó kimenetére van kapcsolva. Egy másik kiviteli alaknál a fényérzékelő eszköz fényelemei és a fényforrás között fényvezető elemek, pl. száloptikai vezetékek vannak, az érzékelőhöz rögzített árnyékoló lemez pedig a fényforrástól és a fényérzékelő eszköztől egyaránt távol, az egyik fényvezető elemet megszakító részben van elhelyezve. További célszerű kiviteli alaknál az érzékelő nyomás érzékelésére alkalmas membrán, erő érzékelésére alkalmas rugó vagy deformáció érzékelésére alkalmas mérőcsúcs. Ugyancsak lehetséges kiviteli alaknál a fényforrás és a fényérzékelő eszköz a mérendő fizikai mennyiség közelében elhelyezett mérőtestbe van beépítve, a jelfeldolgozó egység kimenete pedig távadóhoz és/vagy kijelző egységhez van csatlakoztatva. A találmány szerinti eljárás fizikai mennyiségek, elsősorban mechanikai mennyiségek, pl. erő, nyomás, deformáció optoelektronikai mérésére — amelynek során fényforrásból a fényelemekre jutó fényáramot a mechanikai mennyiségtől függő mértékben változtatjuk. A megoldás szerint azonos lapon elhelyezett, legalább két fényelemet fényforrással legalább részben megvilágítunk, a fényelemek rövidzárási áramát adott esetben egyenként erősítjük - azon alapul, hogy a mérendő fizikai mennyiséggel analóg kimeneti jelet a fényeiéinek rövidzárási áramainak, vagy azokból képzett paramétereknek, pl. feszültségeknek a hányadosaként állítjuk elő. Az eljárás további ismérve lehet, hogy a hányadosképzést áram-feszültség konverzióval és analóg hányadosképzés útján , vagy kettős integrálással hajtjuk végre. Az eljárás célszerű foganatosítási módjánál a fényforrást a hányadosképzés folyamatához igazodóan periodikusan vezéreljük. A mechanikai mennyiség megváltoztatásával arányos kimenő jelet távadóval továbbítjuk és/vagy közvetlenül megjelenítjük. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés és eljárás az eddig ismert megoldásokkal összehasonlítva egy sor előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Ezek között a legfontosabb, hogy kellően lineáris karakterisztikája mellett a megvilágítás és a környezeti hőmérséklet változásának széles határai között is nagy pontossággal csak a mechanikai mennyiség megváltoztatásától függő villamos jelet szolgáltat. A szerkezeti felépítése egyszerű, kis méretű és tetszőleges helyzetben szerelhető. Kedvező az is, hogy adott esetben mind a fényforrás, mind az érzékelő a mérés helyétől elválasztható, amellett olcsó és nem igényel karbantartást. A megoldás különös előnye, hogy az elérhető ± 0,5 mikrométeres érzékenység, illetve mérési pontosság az ismert megoldásokkal szemben megvalósítható anélkül, hogy a fényforráson és az ikerfényelemen kívül bármilyen további „fényformáló” alkatrészt, pl. lencsét, tükröt, prizmát kellene alkalmazni. A találmányt kiviteli példák kapcsán, rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik lehetséges kiviteli alakjának vázlata, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik további változatának kiviteli alakja, a 3. ábra a fényforrás és a fényelem egymáshoz való elhelyezkedésének egy változata, a 4. ábra a fényforrás és a fényelem egymáshoz való elhelyezkedésének egy további változata, az 5. ábra a mérési helytől távol elhelyezett fényforrás és fényelem változata, a 6. a-c ábrák a mérőtest kiviteli változatai. Az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik lehetséges kiviteli alakjának a vázlata. Az 1 fényforrás által legalább részben megvilágított felületű 2 fényérzékelő eszköz első 21 fényelemet és második 22 fényelemet tartalmaz. A 21 és 22 fényelemek közös, 23 alaplapon helyezkednek el. Az 1 fényforrás és az első 21 fényelem között a mérendő fizikai mennyiségtől függő helyzetű 4 érzékelőhöz erősített 5 árnyékoló lemez van elhelyezve. Másik kiviteli alak esetében a 23 alaplap közvetlenül van a 4 érzékelőhöz erősítve. Az első 21 fényeiéin 31 első jelerősítőhöz, a második 22 fényelein 32 második jelerősítőhöz van csatlakoztatva. A 31 első és 32 második jelerősítő kimenetei a 33 hányadosképző áramkör bemenetéire vannak kapcsolva. A 33 hányadosképző kimenete képezi a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
