Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического преобразования механических перемещений в цифровой код и может быть использовано в машиностроении в системах управления аппаратами и установками. Целью изобретения является повьпаение разрешающей способности преобразователя. Цель изобретения достигается за счет того, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий генератор 1 импульсов, преобразователь 17 фаза - код, источннк 4 трехфазного напряжения, три излуча теля 14-16, кодовую маску 5, фотоприемник 7, формирователь 8 импульсов и регистр 11, введены триггер 12 и счетчик 13, кодовая маска 5 выполнена в виде равномерньгх чередующихся прозрачных 6 и непрозрачных участков, а излучатели 14-16 расположены под углом друг к другу, причем их оптические оси лежат в одной плоскости и пересекаются на чувствительной поверхности фотоприемника 7, а кодовая маска 5 расположена в плоскости касания границ телесных углов световых потоков излучателей 14-16. Формирование кода в пределах шага кодовой маски 5 осуществляется заполнением временного интервала, пропорционального сдвигу фазы между опорным сигналом и сигналом фотоприемника 7, импульсами генератора 1 импульсов, а число шагов кодовой маски 5 подсчитывается счетчиком 13. 2 з.п. ф-ль, 3 ил. ГЗ (Л САЭ 1 С О ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК юепе аР -Ф

Ф И

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3990240/24-24 (22) 09.12.85 (46) 29.02.88. Вюл.У 8 (72) С.В.Птичников и О.Н.Мацкевич (53) 681.325(088.8) (56) Механизация и автоматизация производства. N.: Машиностроение, 1984, Р 9, с.26, 27.

Авторское свидетельство СССР

Р 1164884, кл. Н 03 M 1/24, 1984 (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического преобразования механических перемещений в цифровой код и может быть использовано в машиностроении в системах управления аппаратами и установками. Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя °

Цель изобретения достигается за счет того, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий генератор 1 импульсов, преобÄÄSUÄÄ 1378058 А1 (51)4 Н 03 М 1/24, 1/50 разователь 17 фаза — код, источник

4 трехфазного напряжения, три излуча" теля 14-16, кодовую маску 5, фотоприемник 7„ формирователь 8 импульсов и регистр 11, введены триггер

12 и счетчик 13, кодовая маска 5 выполнена в виде равномерных чередующихся прозрачных б и непрозрачных участков, а излучатели 14-16 расположены под углом друг к другу, причем их оптические оси лежат в одной плоскости и пересекаются на чувствительной поверхности фотоприемника

7, а кодовая маска 5 расположена в плоскости касания границ телесных углов световых потоков излучателей

14-16. Формирование кода в пределах шага кодовой маски 5 осуществляется заполнением временного интервала, пропорционального сдвигу фазы между опорным сигналом и сигналом фотоприемника 7, импульсами генератора 1 импульсов, а число шагов кодовой маски 5 подсчитывается счетчиком 13.

2 3 IIå ф лы 3 иле

1378058

Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического.преобразования механических перемещений в цифровой код и может быть использовано н машиностроении в системах управления аппаратами и установками.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя. l0

На фиг. 1 из о б раже на функ цио нальная схема преобразователя; на фиг.2 — оптическая схема преобразователя; на фиг.3 — пример выполнения формирователя трехфазного синусоидаль.15 ного напряжения, Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты и формирователь 3 трехфазного синусоидальногб напряжения, образующие 20 источник 4 трехфазного напряжения, кодовую маску S с прозрачными участками б, фотоприемник 7, формирователь

8 импульсов, RS-триггер 9, счетчик 10 импульсов, регистр 11, триггер 12, 25 счетчик 13, излучатели 14-16, RSтриггер 9 и счетчик 10 импульсов образуют преобразователь 17 фаэакод, выходы 18 регистра ll и выходы

19 .счетчика 13 являются выходами,30 преобразователя, формирователь 3 трехфазного синусоидального напряжения содержит однонибраторы 20 и резонансные усилители 21, каждый из которых выполнен на транзисторах 22 и 23, резисторах 24-27, конденсаторе 28 и дросселе 29 °

Маска 5 расположена в плоскости

30 (фиг.2), в которой телесные углы световых пучков 31 — 33 соприка- 40 саются друг с другом и далее в направлении к фотоприемнику 7 смешиваются.

Прозрачные участки 6 кодовой маски

5 выполнены в виде щелей прямоуголь- 45 ной формы. Иирина щелей равна ширине непрозрачных участков между ними, т. е. половине шага L маски 5. Перемещение маски S происходит в направлении, перпендикулярном оптической оси излучателя 15. Перед фотоприемником 7 может устанавливаться диафрагма 34 для регулирования ширины объединенного светового пучка, Дна нибратора 20, и 20 (фиг.3) формируют импульсы длительностью

1/3 Т, три одновибратора 20 - 20 формируют импульсы длительностью

1/2 Т, три резонансных усилителя 21 настроены на частоту F = 1/Т (T— период следования входных импульсов ).

Возможно применение формирователя 3 трехфазного синусоидального напряжения, построенного на основе счетчика импульсов, цифроаналоговых преобразователей и программируемых запоминающих устройств, задающих синусоидальные функции со сдвигом О, 120 и 240 .

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Тактовые импульсы частотой F< с генератора 1 поступают через делитель 2 частоты на формирователь 3 трехфазного синусоидального напряжения. Делитель 2 частоты понижает частоту в К раэ. Формирователь 3 формирует три напряжения синусоидальной формы частотой F = F„:Ê, сдвинутые один относительно другого по фазе на 120

Этими напряжениями запитываются излучатели )4 — 16, на которые подается также постоянное напряжение начального смещения (например, с формирователя 3). В качестве излучателей 14-16 могут быть использованы излучающие полупроводниковые диоды.

Световые потоки 31-33 поступают через прозрачные участки 6 маски 5 на фотоприемник 7. При отсутствии маски 5 и при равенстве амплитуд перемещенных составляющих световых потоков 31-33 переменная составляющая суммарного светового потока равна нулю. Маска

5 перекрывает частично световые потоки 31-33. В результате в суммарном световом потоке, поступающем на фотоприемник 7, появляется переменная составляющая с частотой F и сдвигом фазы по отношению к начальной фазе одного иэ напряжения формирователя 3, т,е. по отношению к тактовым импульсам делителя 2 частоты. При перемещении маски 5 происходит перераспределение долей световых потоков

31-33, поступающих на фотоприемник

7.

В результате вектор переменной составляющей суммарного светового потока поворачивается, т.е. сдвиг фазы у изменяется. Сдвиг фазы изменяется от 0 до 360 при перемещении маски 5 на один шаг L, причем сдниг фазы пропорционален величине линейного перемещения маски 5.

1378058

Суммарный световой поток преобразуется фотоприемником 7 в электрический сигнал, из которого формирователем 8 импульсов формируются импульсы, фронт которых совпадает с начальной фазой суммарного светового потока.

Временной интервал между импульсами делителя 2 и формирователя 8 пропорционален сдвигу фазы Ч,, следова- 10 тельно, пропорционален смещению маски 5 на доли mara L.

Измерение временного интервала, т.е. сдвига фазы в пределах 0 — 360, производится следующим образом. Импульсы с делителя ? включают RSтриггер 9, а импульсы с формирователя

8 его выключают. Во включенном состо.янии RS-триггера 9 сигнал с его выхода, подаваемый на разрешающий 20 вход счетчика 10, разрешает счет импульсов с генератора 1. Перед началом счета счетчик 10 сбрасывается в ноль, импульсом с делителя 2. По окончании счета содержимое счетчика 10 перепи 25 сывается в регистр 11 импульсом с формирователя 8. Измерение сдвига фао зы в пределах 0 — 360, т.е. в пределах шага маски 5, повторяется с частотой F. Результат измерения хра- 30 нится в регистре 11 и обновляется в конце каждого измерения. Содержимое регистра 11 считывается с выходов

18. Максимальное число, записываемое в регистр 11, равно коэффициенту 35 деления делителя 2 частоты.

Таким образом, дискретность отсчета сдвига фазы (т.е. дискретность отсчета смещения маски 5) определяется . коэффициентом К деления делителя 2 частоты.

Смещение маски 5 на целые шаги L измеряется следующим образом. При о изменении сдвига фазы от 0 до 360 содержимое регистра 11 изменяется 45 от 0 до К, проходя значения 11, и N где N, — интервал чисел в пределах, например, от 0 до 0,2 К, а N<— интервал чисел в пределах, например, от 0,5 К до 0,8 К. При проходе

50 содержимого регистра 11 через уровень, N < сигнал с его соответствующего выхода включает триггер 12, а при проходе через уровень N „ c его соответствующего выхода выключает триггер 12. При выключении триггера

12 сигнал с его выхода изменяет содержимое счетчика 13 на единицу.

Примененный принцип управления триггером 12 уровнями И, и N> исключает многократное срабатывание триггера

12 при проходе содержимого счетчика

10 через ноль (.сдвиг фазы изменяется со значения около 360 на значение около 0 ), т.е. исключает запись лишних единиц в счетчик 13. Сброс счетчика 13 и задание направления счета (сложение или вычитание) производится по сигналам от внешних устройств. Результат измерения снимается с выходов 19 счетчика 13.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом преобразователя фаза — код и с входом источника трехфазного напряжения, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами первого, второго и третьего излучателей, оптически соединенных через связанную с контролируемым объектом кодовую маску с входом фотоприемника, выход которого через формирователь импульсов, соединен с вторым входом преобразователя фаза — код, третий вход которого подключен к четвертому выходу источника трехфазного напряжения, выходы соединены с информационными входами регистра, о т л и ч а юшийся те>, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены триггер и счетчик, кодовая маска выполнена в виде равномерных чередующихся прозрачных и непрозрачных участков, а излучатели расположены под углом друг к другу, их оптические оси расположены в одной плоскости, причем точка пересечения оптических осей из-. лучателей расположена на чувствительной поверхности фотоприемника, а кодовая маска расположена в плоскости касания границ телесных углов световых потоков излучателей перпендикулярной плоскости расположения оптических осей излучателей, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом регистра, первый и второй выходы которого соединены с входами триггера, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого и остальные выходы регистра являются выходами преобразователя, 1 378058

908. 2

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а н шийся тем, что исвочник трехфазного напряжения содержит делитель частоты и формирователь трехфазного синусоидального напряжения, выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами источника трехфазного напряжения, входом которого является вход делителя частоты, щ выход которого соединен с входом формирователя трехфазного синусоидального напряжения и является четвертым выходом источника трехфазного напря-. жения.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а в шийся тем, что преобразователь фаза — код содержит RHтриггер и счетчик импульсов, счетный вход и выходы которого являются соответственно первым входом и выходами преобразователя. фаза — код, вторым входом которого является Rвход RS-триггера, выход которого соединен с управлявщим входом счетчика импульсов, S-вход RS-триггера соединен с входом обнуления счетчика импульсов и является третьим входом преобразователя фаза - код.

1378058 г, Составитель Е.Бударина

Редактор Т.Лазаренко Техред И;Попович Корректор В.Бутяга

Заказ 891/56

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4