Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий кодирующий диск с растром. X по одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, - осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразователя амплитуда-код , отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразователя, в него введен механизм углового перемещения , оптический блок выполнен в виде вогнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещения, а фотоприемник выполнен в виде п элементной интегральной матрицы с . периодическим расположением элементов щ )й off фиг,{

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зад G 08 С 9/06

ГОсудАРстВенный комитбт сссР пО делАм изоБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3545371/24-24 (22) 28.01.83 (46) 15.11.84. Бюл. Я - 42 (72) В.Б.Топильский, H.È.Ìåíüøàêoâà, К.К.Кондрашов и К,К.Недопекин (71) Иосковский институт электронной техники (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 433522, кл. G 08 С 9/06, 1974..

2. Авторское свидетельство СССР

N9 409271, кл. G 08 С 9/06, 1973

° (прототип). (54) (57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСИФ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий кодирующий диск с растром, „„SU„„1124362 A по одну сторону которого установлен оптический блок, а па другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, — осветитель, конденсор и фотоприемник, выхбды которого подключены к входам преобразователя амплитуда-код, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразователя, в него введен механизм углового перемещения, оптический блок выполнен в виде вогнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещения, а Лотоприемник выполнен в виде и элементной интегральной матрицы с . периодическим расположением элементов Я

1124362

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и предназначено для преобразования угла поворота вала в цифровой код в системах управления, робототехнике, станках с числовым программным управлением.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержаший лимб, по одну сторону которого установлены источник све- 10 та с конденсором и фотоприемник, а по другую — оптический блок, в котором растровое сопряжение образуется в плоскости лимба путем проецирования одного участка растровой решетки 15 на другой ее участок (1) .

Недостаток преобразователя — сложность конструкции из-за многокомпонентности оптического блока, наличия трудноюстируемых (пентапризма, приз- 20 ма Дове) и подвижных (модулятор) элементов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический преобразователь 25 угла поворота вала в код, содержа.-:щий .кодирующий диск с растром, по одну сторону которого установлен. оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, — осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразователя амплитуда-код (?) .

Однако оптический блок данного

35 преобразователя громоздок и сложен, что обусловлено значительным количеством составных элементов, таких как призм проекционных и оборачиУ

40 вающих линз. Фотоэлектрический преобразователь с таким оптическим . блоком имеет большой вес и габариты. Кроме того, многокомпонентность оптического блока увеличивает энер45 гетические потери в нем и усложняет, юстировку, а применение дискретных фотоприемников ухудшает функциональную надежность преобразователя, так как они имеют разброс параметров по

50 чувствительности, температуре и временные уходы.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преоб55 раэователь угла поворота вала в код, содержащий, кодирующий диск с растром, по одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком — осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразователя амплитуда-код, введен механизм углового перемещения, оптический блок выполнен в вице «огнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещения, а фотоприемник выполнен в виде И -элементной интегральной матрицы с периодическим расположением элементов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого фотоэлектрического преобразователя угла поворота вала в код, на фиг. 2 — примеры расположения элементов 11 -элементной интегральной матрицы, на фиг. 3 структурная схема преобразователя амплитуда-код.

Преобразователь содержит кодирующий диск 1 с растром (на фиг. 1 не показан), оптический блок, представляющий собой вогнутое зеркало 2, механизм 3 углового перемещения в виде механического узла с микрометрической подвижкой, конденсор 4, осветитель 5 (светодиод), фотоприемник 6, блок 7 усилителей, преобразователь 8 амплитуда-код. Фотоприемник

6 (фиг. 2) выполнен в виде И -эле.ментной интегральной матрицы элемен-. тов 9, нанесенных на подложку 10, на элементах 9 может располагаться диафрагма 11 с окнами 12. Преобразователь 8 амплитуда-код (фиг. 3) содержит выполненный на резисторах

13-28 потенциометрический мост, имеющий входы 29-44, компараторы 45-52 и дешифратор 53.

Преобразователь работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 5 проходит через конденсор 4 и освещает участок 1 растра кодирующего диска 1, кинематически соединенного с объектом контроля. Изображение этого участка растра проецируется вогну+ тым зеркалом 2 с увеличением 3 = 1 на участок С растра, симметричный относительно оси 0-0, проходящей через центр вогнутого зеркала 2 перпендикулярно плоскости кодирующего диска 1. В результате наложения штрихов участка и изображения штрихов участка 1 образуется муаровое комбинационное сопряжение, функционально

1124362 зависимое от углового положения кодирующего диска 1. Механизм 3 углового перемещения предназначен для углового разворота вогнутого зеркала.2 вокруг оси 0-0 в плоскости, парал- 5 лелькой плоскости кодирующего диска

1 таким образом, что его продольная ось (параллельная образующей) составляет угол со штрихами растра.

При этом вогнутое зеркало 2 инвертирует изображение таким образом, что направление движения растра и его изображения противоположны. Это ведет к удвоению чувствительности преобразователя. Вогнутое зеркало 2 может быть цилиндрическим или, для повышения качественных характеристик, параболическим цилиндром. Полученная система комбинационных муаровых полос имеет шагФ

4=R g 3l< — „., „ ) (i) где ) = P W;

Р. — параметр, принимающий значения целых чисел", И вЂ” шаг растра, — радиус, на котором формируется муаровая картина.

Причем муаровая комбинационная 30 картина путем выбора соответствующего угла может формироваться как для радиально-центрального, так и для радиально-нецентрального растров.

Вблизи плоскости комбинационных полос устанавливается фотаприемник 6, каждый элемент 9 (фиг. 20) которого выполнен, например, со сдвигом в — Ц по отношению к предшествующему

A

40 элементу 9, где и — количество элементов 9. Для данного преобразователя и = 4. Перемещение комбинационных полос при этом преобразуется фотоприемником 6 в 4-фазную систему сигналов 0<, U, 0 и " . Электрические сигналы, снимаемые с Aoto приемника 6, усиливаются блоком 7 усилителей и подаются на входы резисторов 13, 17, 21 и 25 соответственно потенциометрического моста.

Потенциометрический мост преобразователя 8 содержит 16 резисторов по четыре резистора в каждом плече (N = 4). С диаметрально противоположных отводов моста (входы 33 и 41, 34 и 42, 35 и 43, ..., 40 и 32) снимается 16 равномерно сдвинутых синусоидальных напряжений, которые затем подаются на соответствующие плюсовые и минусовые входы компараторов 45-52. Компараторы 45-52 преобразуют синусоидальные напряжения в прямоугольные, которые сдвинуты по Лазе относительно друг друга на

2ii /16.

В результате на выходе компараторов 45-52 формируется эквивалентный относительному смещению кодирующего диска 1 однопереходный код, который затем преобразуется с помощью дешифратора 53 в двоичный код.

В некоторых случаях в качестве фотоприемника 6 целесообразно использовать многоэлементный интегральный фотоприемник, элементы 9 которого расположены, например, с шагом h ф †„ у (фиг. 2 ). В этом случае на

1 элементы 9 фотоприемника 6 накладывается диафрагма 11, окна 12 которой

1 сдвинуты на 1„ Ф . Это возможно, когда геометрия фотоприемника 6 может быть приспособлена к требуемым условиям считывания в соответствии с ! формулой (1) . Изображение 1 должно перекрывать с некоторым запасом все элементы 9. В то же время величина

3 определяет размеры оптического

1 блока, угол 4) поля зрения которого равен

6 . q arch) г где 1 — размер иэображения участI ка растра в плоскости фото1 приемника Ь, — фокусное расстояние вогнутого зеркала 2.

Экономический эффект от использо-;» вания изобретения обусловлен описанными его техническими преимуществами.

1124362

1 I 24362

r. Ужгород, ул.

8287/4 сное ктвая, 4