Преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта. Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и светового потока излучателя. Цель достигается тем, что в преобразователь линейных перемещений, содержащий светодиод 3 и линейный фотоприемник 1, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки 4, введены второй фотоприемник 2, три усилителя 5,6,10 переменного тока, генератор 9 переменного напряжения, два сумматора 7,8 и детектор 11. Выходной сигнал генератора 9 через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный световой поток через прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса. Выходной сигнал сумматора 8 пропорционален величине линейного перемещения линейки 4. Стабилизация крутизны характеристик фотоприемников 1,2 и потока излучения от светодиода 3 происходит за счет автоматического поддержания генератором 9 напряжения, равного суммарному сигналу, поступающему с фотоприемников 1,2. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4497438/24-28 (22) 24.10.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А. М. Ковалев, В. В. Круглов, В. А. Зубов и В. С. Горьков (53) 537.7 (088.8) (56) Патент ФРГ № 3111905, кл. G 01 D 5/34, G 01 Н 1/00, 1982.

„„SU„„1599650 А 1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта.

Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и светового потока излучателя. Цель достигается тем. что

1599650

U К Х, ЗО

1Л= К (1 — Х), (2) 50 в преобразователь линейных перемещений, содержащий светодиод 3 и линейный фотоприемник 1, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной»o âèæíoé линейки 4, введены второй фотоприемник 1, три усилителя 5, 6, 10 переменного тока, генератор 9 переменного напряжения, два сумматора 7, 8 и детектор 11. Выходной сигнал генератора 9 через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный светоИзобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта.

Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и световв oro и оток а изл уч а тел я.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Преобразователь линейных перемещений содержит два линейных фотоприемника и 2, образующие микросборку,. и расположенную между ними и светодиодом 3 подвижную прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса шириной в половину ширины линейки, так, что затемненные части на концах линейки равнялись их прозрачными участками, причем фотоприемники 1 и 2 расположены перпендикулярно движению линейки и линия их разделения проходит по ее продольной оси симметрии, выходы фотоприемников 1 и 2 подключены к входам первого усилителя 5 и второго усилителя 6 переменного тока соответственно, выход усилителя 5 соединен с первыми суммирующими входами первого сумматора 7 и второго сумматора 8, а выход усилителя 6 подключен к второму суммирующему входу сумматора 7 и к второму вычитающему входу сумматора 8, выход генератора 9 переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами сумматоров 7 и 8 соответственно, выход сумматора 7 через третий усилитель 10 переменного тока и светодиод 3 объединен общей точкой схемы, а выход второго сумматора 8 через детектор 11 выходной клеммой всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора 9 переменного напряжения (фиг. 2), стабилизированный по амплитуде, через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный световой поток лучей чевой поток через прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса. Выходной сигнал сумматора 8 пропорционален величине линейного перемещения линейки 4. Стабилизация крутизны характеристик фотоприемников 1, 2 и потока излучения от светодиода 3 происходит за счет автоматического поддержания генератором 9 напряжения, равного суммарному сигналу, поступающему с фотоприемников 1, 2. 2 ил. рез прозрачную линейку 4. На выходах усилителей 5 и 6, куда поступают сигналы от фотоприемников 1 и 2 ссютветственно, образуется переменное напряжение с частотой генератора 9 и амплитудами, линейно связанными с величиной перемещения левого конца линейки относительно оптической оси фотоприемников 1 и 2 (фиг. 2).

Причем на выходе усилителя 5 имеется сигнал, прямо пропорциональный перемещению: где Х вЂ” нормированное перемещение левого конца линейки относительно оптической оси фотодатчика, изменяющееся в пределах от 0 до 1;

Ki — коэффициент передачи первого преобразовательного тракта, а на выходе усилителя 6 — напряжение где К вЂ” коэффициент передачи второго преобразовательного тракта.

Коэффициенты передачи первого и второго трактов, обусловленные чувствительностью фотоприемников и коэффициентами усиления усилителей 5 и 6, выбираются одинаковыми К =К .

Для получения выходного сигнала преобразователя на суммирующий вход сумматора 8 поступает напряжение с выхода усилителя 5, а на его вычитающий вход с выхода усилителя 6, при этом

V=V — V =2Ê Х вЂ” Ki (3)

Выходной сигнал 8 прямо пропорционален величине перемещения, но имеет смещение (— f(i). Это смещение исключается при подаче на третий суммирующий вход сумматора 8 сигнала с выхода генератора 9, амплитуда которого выбирается, исходя из равенства У=Кь Окончательно К..=2К,Х вЂ” К,+К,=2К,Х (4) и после детектирования на выходе преоб1599650 разователя получается аналоговый сигнал, прямо пропорциональный величине линейного перемещения линейки 4 относительно оптического датчика.

Совокупность блоков 7, 10, 3, 1, 2, 5, 6, 9 образует замкнутый контур, предназначенный для стабилизации крутизны всего оптоэлектронного тракта, зависящей от чувствительности фотоприемников 1 и 2 и от интенсивности излучения светодиода 3.

На вход замкнутой системы подается стабильное по амплитуде напряжение с выхода генератора 9. Эта уставка сравнивается с суммой выходных напряжений 5 и 6. Последняя при любом положении датчика должна быть величиной постоянной

У, =V,- - I „Х-1-К(1+Х) =К, (5)

Сумматор 7 сравнивает сумму этих напряжений с уставкой, и рассогласование усиливается усилителем 10, выходное напряжение которого является питающим для светодиода 3.

Такая система стабилизации отслеживает возможные изменения как крутизны чувствительности фотоприемников, так и изменение интенсивности излучения светодиода 3, поскольку и при изменении чувствительности и при изменении интенсивности происходит нарушение равенства (5), что приводит к изменению питающего напряжения 3, автоматически компенсируя погрешности от изменения коэффициента передачи всего оптического тракта.

Дрейф выходного сигнала фотоприемников 1 и 2 исключается за счет использования в качестве информации о перемещении переменной составляющей выходного сигнала усилителей переменного тока

5 и 6.

Формула изобретения

П реобразователь линейных перемещений, содержащий оптически прозрачную подвижную линейку, световод и линейный фотоприемник, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения составляющей погрешности от дрейфа фотоприемника, изменения крутизны его характеристики и изменения потока светоизлучателя, он снабжен вторым фотоприемником, тремя усилителями переменного тока, генератором переменного напряжения, двумя сумматорами и детектором, первый и второй фотоприемники расположены на одной оси, перпендикулярной движению оптически прозрачной линейки, так, что линия их разделения расположена по продольной оси симметрии линейки, линейка выполнена с нанесенной по диагона20 ли непрозрачной полосой шириной в половину ширины линейки и величиной затемненного края на обоих концах линейки, равной величине прозрачного участка, выходы фотоприемников подключены к входам первого и второго усилителей переменного тока соответственно, выход первого усилителя переменного тока соединен с первыми суммирующими входами первого и второго сумматоров, а выход второго усилителя переменного тока подключен к второму

gp суммирующему входу первого сумматора и второму вычитающему входу второго сумматора, выход генератора переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами первого и второго сумматоров соответственно, выход первого сумматора через третий усилитель переменного тока и светодиод объединен с общей точкой схемы, выход второго сумматора соединен с входом детектора, а выход детектора является выходом преобразовател я.

1599650 бык

Составитель В. Шабанова

Редактор К. Крупкина Техред A. Кравчук Корректор М. Шароши

Заказ 3133 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ 1 осуиирствениого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I I 3035..Йоскв а, Ж -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-и иi, гс. ьский комбинат «Патент», г. Ужгород, уги Гагарина, 101