Фотоалектрйческш импульсный реверсивный преобразователь перемещении

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11ф 33522

Союз оветскнх

Соцлалмстммаоаа

Раслублмл

/ (61) Зависимое от авт. свидетельства — .. (22) Заявлено 27.03.72 {21)%63859/I&24. (51) М Кл.

08с 9/06 с присоединением заявки—

Гввуав рвтвввввй ввмвтвт

Свввтв еевнктрвв СССР вв девам взвбретвввй в вткрмтвв (32) Приоритет—

Опубликовано 5.06е7 Бюллетень PJo23 (53) УДК

621. 314. 26 (088.8) {45) Дата опубликования описания

05.07. Ы (72) Авторы изобретения

Л.Н.Бутенко и Б.Я.Карасик (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ й4ПУЛЬСНЫЦ

РЕВЕРС ИВНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЩЕНИИ

Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники, осуществляющим преобразование линейных и угловых перемещений в цйфровые коды.

Оно предназначено для измерительных установок, используемых при

anåñòàöèè навигационных приборов, например гироскопов, для проверки шкал, лим5ов и т.п. Кроме того., оно может найти йрйменение для автоматизации измерения перемещений предметных столов, микроскопов, компараторов, столов делительных головок и измерительных элементов устройств, используемых на стендовых испйтаниях.

Известны фотоэлектрические импульсные реверсивные преобразователи перемещениИ, содержащие растровое сопряжение, по одну сто рону которого установлен фотоприемник и излучатель. а по другую -) 25 I

2 диафрагма и"модулятор светового потока, соединенный с генератором опорных напряжений, выход которого подключен к входу формирователя счетных импульсов, определения направления перемещения, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, фотоприемники, выходы которых через другие входы формирователей счетных импульсов. подключены к входам блока определения направления перемещения.

Эти преобразователи отличаются сложностью схемы и невысокой точностью, обусловленной наличием двух каналов преобразования информации при определении направления перемещения.

В предлагаемый преобразователь введены оптическое фазосдвигающее устройство и два демодулятора, причем оптическое

33522

50

3 4

@азосдвигающее устройство уста- новлено между излучателем и фотоприемником, выход которого через сигнальные входы демодуляторов соединен с другими входами блока определения йаправления перемещения, а к опорным входам демодуляторов подключены выходы генератора опорных напряжений.

При этом для определения направления перемещений отпадает необходимость в использовании двух фотоприемников, взаимно смещенных относительно штрихов растрового сопряжения и двух формирователей фазовых импульсов.

На фигЛ представлена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 — эпюры сигналов устройства.

Растровое сопряжение I образовано в плоскости лимба (линейки) 2 путем проецирования одной части растровой решетки 3 на другую ее часть. Напротив растрового сопряжения установлен фотоприемник 4. По одну сторону проецируемого участка растровой решетки 3 установлен излучатель 5, состоящий из источника света 6 и конденсорной линзы 7, а по другую — диафрагма B и модулятор светового потока 9. Модулированный световой поток попадает на вход оптической проекционной системы О, состоящей из призм Ы, фокусирующей системы Л2 и оптического фазосдвигаюшего устройства f3, выполненного, например, в виде двух плоскопараллельных пластин, развернутых под определенным углом относительно друг друга. Выход фотоприемника 4 соединен с сигнальными входами демодуляторов 14, Х5 и формирователя счетного ймпульса 16.

Опорные входы демодуляторов и формирователя счетного импульса соединены с выходами генератора опорных напряжений К7, а выходы демодуляторов и формирователя счетных импульсов соединены через блок определения направления перемещения 18 со входами реверсивного счетчика И. 1 енера тор опорных напряжений 17 соединен с модулятором светового потока 9.

21

an

4

Преобразователь работает сле дующим образом. Световой поток через растровое сопряжение от излучателя 5 попадает на диафрагму а.

Диафрагма ограничивает рабочее поле целым числом проецируемых штрихов растрового сопряжения i. Световои поток через диафрагму попадает на модулятор светового потока 9 и при колебательных движениях последнего, управляемых генератором опорнйх напряжений ?7, осуществляется модуляция светового потока излучателя 5. . В результате модуляц:1и световые потоки I и П (см.фиг.2), проходящие через разные половийы диафрагмы, модулированы в противофазе одйн относительно другого.

Каждый из этих световых потоков, пройдя через оптическое фазосдвй-. гающее устройство и растровое сопряжение, попадает на фотоприемник

4, который преобразует их в электрические сигналы. Период В-В или

А-А изменения величины каждого из световых потоков Z u ZI равен половине шага растрового сопряжения 1.

На фиг.2,а (при отсутствии модуляции) изменение светового потока

I показано штриховой, а светового потока и. — штрих-пунктирной линиями. При модуляции общий световой поток, падающий на фотоприемник, состойт из переменной и постоянной составляющих. Характер изменения общего светового потока показан сплошной линией.

Амплитуда переменной составляющей (см.фиг.2,б) в положении растрового сопряжения, в котором раздельные световые потоки I и П равны (на фиг.2,а точки А и В), имеет минимальную величину. Прй смещении из этого положения происходит инвертирование фазы переменной составляющей светового потока или соответственно переменной составляющей напряжения на выходе фотоприемника. Указанные положения лимба (линейки) 2 могут быть определены наиболее точно и приняты за отсчетные. Они формиуются в виде импульсов на выходе, ормирователя счетного импульса I6 в моменты инвертирования фазы напряжения на сигнальном входе. Фаза переменной составляющей остается постоянной в пределах между двумя соседними отсчетными положениями, т,е. между соседними точками А и В и инвертируется

5 при переходе через одно из них.

В пределах между двумя соседними отсчетными положениями, например В-А, максимумы сигйала фотоприемнйка характеризуют величину I из разделенных световых потоков, а виниглумы на этом же интервале — величину ? потока.

На следующем соседнем интервале между отсчетными положениями фаза переменной составляющей напряжения фотоприемника инвертирована. В связи с этим минимумы напряжения фотоприемника будут характеризовать величину 1, а мак сигмы — величину ЛХ из разделенных световых потоков.

Сигналы фотоприемника 4 и опорных напряжении IV поступают соответственно на сигнальные и опорные входы демодуляторов 3, 4 и формирователя счетных импульсов 16, которые выходами подключены к входам блока I8. Генератор опорных напряжений IV, работающий с1 нхронно с модулятором светового потока 9, имеет два, выхода, напряжения U < и U 2 (фиг.2,в и 2,r) на которых сдвинуты одно отйосительно другого на половину периода. Напряжение

U поступает на опорный вход демодулятора 14, напряжение U 2на опорный вход демодулятора

15 и на опорный вход формирователя счетного импульса I6. Демодуляторы С4 и 15 пропускают сигналы фотоприемника на выходы, ког да амплитуды напряжений U < и U 2 на их коммутационных входах достигают величины, близкой к максимальной. Таким образом на выходе демодулятора 14, например в интервале В-А,будет напряжение ц 3, пропорциональное максимуму, а на выходе демодулятора 15 -g (в том же положении растрового сопряжения), пропорциональное минивуву напряжения фотоприемника.

При переходе растровой решетки 3 через отсчетное положение происходит, как указывалось, инвертированйе фазы переменной составляющей напряжения фотоприемника. В этом случае, т.е. в зоне

А-В, на выходе демодулятора 3 будет напряжение, пропорциональное мыниь уьу, а на выходе деглодулятора 4 — максимуму напряжения фотоприемника. В результате выходные

5522, б напряжения p, 6 4 (см.111иг.2,е и 2,ж) демодуляторов 3 и 4 будут пропорциональны величинам световых потоков I и П соответ5 . ственно. Вследствие этого выход10

Зо

55 ные сигналы демодуляторов, так же как и световые потоки ? и П, сдвинуты один относительно другого на четверть периода по пространственной фазе. Знак сдвига фазы зависит от направления перемещения растровой решетки 3.

Таким образом, преобразователь формирует два сигйала g . и U

rro которым определяется йаправление перемещения лимба или линейки, и оди;. отсчетный сигнал U в виде импульса на выходе формирователя счетных импульсов ?б. указанные сигналы поступают на входы блока определения направления перемещения I8, который в зависимости от знака разности фаз выход ных сигналов демодуляторов 14 и

I5 пропускает отсчетный импульс формирователя счетных импульсов на свои выходы "+" или "- . Реверсивный счетчик I9 алгебраически суммирует число импульсов, пост пивших на его входы.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фотоэлектрический импульсный реверсивный преобразователь пере мещения, содержащий растровое сопряжейие, по одну сторону которого установлен фотоприемник и излучатель, а по другую — диафрагма и модулятор светового потока, соединенный с генератором опорнйх напряжений, выход которого подключен к входу формирователя счет ных импульсов, выход фотоприемники через последовательно соедина+ ные другой вход формирователя счетных импульсов и блок определения направления перемещения соединен с входами реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышейия точности работы преобразователя, в него введены оптическое фазосдвигающее устройство и два демодулятора, причем оптическое фазосдвигающее устройство установлено между излучателем и фотоприемником, выход которого через сигнальные входы демодуляторов соединен с другими входами блока определения направления перемещения, а к опорным входам демодуляторов подключены выходы генератора опорных напряжений.

453522 оставнтель И.КаЗаР1ткНа телред ГЬасиЛьЕВа

Редактор Е.ГОнчйР

Заказ

Изд. hh 1 и раж Ф Подписное

ЦНИИНИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие сПатеит», Москва, Г.59, Бережковская наб., 24