Фотоэлектрический преобразователь перемещений
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий источник света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки, и блок фотоприемников, расположенный напротив секторов штрихов неподвижной растровой решетки, двухканальный усилительный блок, соединенный с выходом блока фотоприемников , и два компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен инвертирующим усилителем , первый выход двухканального усилительного блока соединен с первым входом первого компаратора и входсм инвертирующего усилителя, а второй выход с вторым входом первого компаратора и , первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен свыходом ин (П вертирующего усилителя. I } СО СЛ 4 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
З(д) G 01 В 21/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ . :- :-,,/
H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ф, у
1 (21) 3406506/18-28 (22) 16.03. 82 (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) Л.И. Герберене, Л,И. Кулис, Б.И. Минцерис и С.П. Плотников
° \
° °
° ° (71) Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежуших станков (53) 531.717 (088.8) (56) 1. Патент ПНР Мя 79674, кп. С, 01 F 25/30, 1977 (прототип). (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПЕРЕМЕШЕНИЙ, содержаший источник света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую
„„SU„„1035418 A решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки, и блок фотоприемников, расположенный напротив секторов штрихов неподвижной растровой решетки, двухканальный усилительный блок, соединенный с выходом блока фотоприемников, и два компаратора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен инвертируюшим усилителем, первый выход двухканального усилительного блока соединен с первым входом первого KDMIIBpBTop8 и входом ин- . вертирующего усилителя, а второй выходс вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, вто- З рой вход которого соединен с. выходом инвертируюшего усилителя.
10354
Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к технике измерений линейхплх или угловых перемещений, и мо— жет быть испсютьзовано в измерительных системах автоматических металлорежуших станков, Известен фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую >0 решетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равшлм шагу штрихов подвижной растровой15 решетки, и блок фотоприемников, расположенный напротив секторов штрихов неподвижной растровой решетки, двухканальный усилительш1й блок, соединенный с выходом блока фотоприемников, и два компарато- 2л ра 1)
Известный преобразователь характеризуется невысокой точностью, которая опредвпяется тем, насколько точно обеспечен фазовый сдвиг на — на выходе ком- д5
j7
2 параторов. Однако известно, что наличие инструментальных допусков при выставлении oIIpHFMHHKOE относительно друг друга со сдвигом на 1/4 шага растра, наличие ошибок изготовления растровых элементов и их установки, а также в результате влияния угловой апертуры и непараллельно-.ти светового потока осветительных систем и многих других факторов в реальных конструкциях фотоэлектричес35 ких преобразователей всегда приводят к фазовым погрешностям, в результате которых фазовый сдвиг между сигналами не л будет равен
Цель изобретения — повышение точности преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света, ycIàíoâëåIïãûå последовательно по ходу
45 светового луча подвижную растровую ре щетку со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку с двумя сдвинутыми один относительно другого на четверть шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки, иблок фотоприемников,,расположенный напротив секторов штрихов неподвижной растровой решетки, двухканальный
ycmIIIгыIьный блок, соединенный с выходом блока фотоприемников, и два компаратора, снабжен инвертирукицим усилителем, первый выход двухканального усилительного блока соединен с первым входом первого компаратора и входом инвертируюшего усип теля, а второй выход — с вторым
Ъ входом первого компаратора и первым входом второго комтиратора, второй вход которого соединен с выходом инвертирую цего усипителя, На фиг. 1 представлена блок- схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов.
l 1реобразователь содержит источник 1 света, установленные последовательно по ходу светового луча подвижную растровую решетку 2 со штрихами постоянного шага, неподвижную растровую решетку 3 с двумя сдвинутыми один относительно другого на l/4 шага секторами штрихов с шагом, равным шагу штрихов подвижной растровой решетки 2, блок 4 фотоприемжыов, расположенный напротив секторов, инвертирую ший усилитель 5, двухканальный усили— тельный блок 6 и компараторы 7 H 8, При перемещении подвижной растровой решетки 2, связанной с измеряемым объектом относительно неподвижной растровой решетки 3 на блок 4 фотоприемников поступает промодулированный растровым сопряжением световой поток от источни ка 1 света. Блок 4 фотоприемников подключен к двухканальному усилительному блоку 6, на обоих выходах которого формируются гармонические сигналы без. постоянной составляющей, при этом фазовый сдвиг этих сигналов может значительно отличаться от —, К первому выходу
jl
2 двухканального усилительного блока 6 подключен ижертируюший усилитель,> (коэффициент усиления равен единице) на выходе которого имеется сигнал, инверсный синусоидальному, Если принять, что на первом выходе двухканального усилительного блока 6, образуется синусоидальный сигнал (фиг. 2 диаграмма 1с ), тогда на втором выходе блока 6 имеется косинусоидальный сигнал (фиг, 2, диаграмма IG) . Инверсный синусоидальный сигнал показан на фиг. 2 диаграмма Хв. Эти сигналы поступают на входы KQMIIBpBTopoB 7 и 8, причем на входы компаратора 7 по ступают синус ондальный и косинус оидальный сигналь|, а на входы компаратора 8 - косинусоидальный и инверсный синусоидальному. Напряжение на выходе компаратора7 находится на уровне, соответствующем логической "1", когда разность напряжений между, например, неинвертируюшим и инвертирукацим сигналами с напряжением U< и U2 положительна или
Оаых noIH ecsaa 1 при (U -U ) >О.
3 1035
Когда разностное напряже п е отрицательно, на выходе компаратора 7 — логический юОю или (бь х логический "О" пр (U„-02)(О.
Таким образом, на выходе компарато5 ра 7 получается прямоугольный сигнал (фиг. 2, диаграмма !! ), фронты -которого совпадают с точками равенства по величине сигналов, представленных на диаграм.— мах Та и Хб (фиг.2),на выхопе компара-. тора 8 появляется прямоугольный сигнал, фронгы которого совпадают с точками равенства по величине сигналов, представленных на диаграммах Гб и ta (фиг, 2).
Разность между двумя прямоугольными
35 сигналами равна четверти периода. При изменении фазы между сигналами (фиг. 2> диаграммы lа и lб),получаемыми с выхода двухканального усилительного блока 6 на произвольную величину дЧ(фиг. 2 диа20 грамма I) фаза между прямоугольными сигналами, представленными на диаграммах 0 и Щ (фиг. 2), не изменится, т.е., разность фаз между сигналами на выходах компараторов 7 и 8 равна — независимо
JI
2 2S
418 4 от погрешности дЧ, которая может иметь место на выходе двухканального усилительного блока 6. Сигналы на выходе компараторов 7 и 8 при наличии погрешности аМ на входе савнвуты всегпа на ф (фнг. 2, диаграммы tV и V).
Таким образом, в предлагаемом преобразователе устраняется влияние погрешностей фаэировки сигналов фотоэлементов блока фотоприемников, чем достигается высокая точность преобразования. При этом для получения высокой точностй не требуется прецизионного выставления фо топриемников со сдвигом относительно друг друга в 1/4 шага, прецизионного взаимного выставления растров, сложной оптической системы в осветителе для формирования параллельного потока излучения через растровое сопряжение и ее регулировки, что дает возможность создавать более простые конструкции преобразователя, значительно сокращает время на его регулировку, а следовательно, стоимость преобразователя.
ВНИИПИ ака з 5810/4L, Тираж 602 Пяпи<.и:;о
Филиал ППП "Плт.ит", г. Ужг ðîï, ул. Проектная,
