Преобразователь перемещения в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и второй компараторы , выход первого компаратора соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которого соединен с вторым выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя , в него введены светофильтр. первый и второй интеграторы, вторая фотолинейка с делениями, второй делитель частоты, вторая фотолинейка с делениями сдвинута относительно первой на величину Т 1/2 Т, Та/Та-TI, где Т,, Т - периоды делений фотолинейки и растра соответственно , выходы первой и второй фотолинеек с делениями соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом первого компаратора и входом второго компаратора, первый третий и четвертый выходы генератора соединены с входами опроса первой и второй фотолинеек, третий выход генератора соединен, кроме того, с вхоi дом первого делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом элемента И, вы (Л ход которого соединен через второй делитель частоты с входом управления счетчика точного отсчета, а светофильтр установлен между блоком излучателей и растром. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент деления первого делителя частоты равен 0,75 T/Ti. ;о 4 О г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 @ Н 03 М 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,..., Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3664938/24-24 (22) 21.11.83 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) В. А. Пилипович, А. К. Есман, В. К. Кулешов и А. В. Кулик (71) Институт электроники АН Белорусской

ССР (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Заявка Великобритании № 155441, кл. G 01 В 11/14, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3637504/24, 1984. (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и второй компараторы, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которого соединен с вторым выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены светофильтр, „„SU„„1149409 А первый и второй интеграторы, вторая фотолинейка с делениями, второй делитель частоты, вторая фотолинейка с делениями сдвинута относительно первой на величину Т = 1/2 Т, Т»/Т» — Т,, где Т, T»вЂ” периоды делений фотолинейки и растра соответственно, выходы первой и второй фотолинеек с делениями соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом первого компаратора и входом второго компаратора, первый, третий и четвертый выходы генератора соединены с входами опроса первой и второй фотолинеек, третий выход генератора соединен, кроме того, с входом первого делителя частоты, выход которо- Е го соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен через второй делитель фф / частоты с входом управления счетчика точного отсчета, а светофильтр установлен между блоком излучателей и растром.

2. Преобразователь по и. 1, отличающийся тем, что коэффициент деления первого делителя частоты равен 0,75 Т/Т,.

1149409 соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которо30

35 го соединен с вторым выходом генератора, а также блок стробирования, элемент ИЛИ, ;-:торой и третий генераторы (2).

Однако известный преобразователь от."ичается недостаточной надежностью из-за низкой помехозащищенности от оптических 40 и электрических помех. Освещение растра излучением в широком спектральном диапазоне снижает контраст оптического изображения, что ведет к уменьшению отношения сигнал шум на выходах фотолинеек и, следовательно, увеличивает вероятность 45 ошибки. Кроме того, любая кратковременная помеха (длительность которой равна и (или) меньше выходного сигнала фотолинеек), появившаяся в момент формирования отсчетов в преобразователе, может вызвать лож50 ныи импульс и привести к ошибке.

Цель изобретения — повышение надежности за счет увеличения помехозащищенности преобразователя перемещения в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выдачи информации в дискретном виде о линейном перемещении контролируемого объекта.

Известен преобразователь перемещений в код, состоящий из оптически соединенных источника излучения, двух детекторов, формирователя сигналов, усилителя, подключенного к выходам детекторов и аналого-цифрового преобразователя (1).

Недостатком преобразователя является низкая надежность. Это вызвано тем, что информация о перемещении преобразователя извлекается из сравнения двух аналоговых сигналов. При этом неизбежно влияние 15 дестабилизирующих факторов (изменение температуры окружающей среды, деградация электронных элементов и т.д.) на результат измерения. Более того, поскольку в преобразователе непосредственно измеряется разность сигналов на выходах фотопри- 20 емников, то это ведет к существенному влиянию нестабильности интенсивности источника излучения на результат измерения.

Наиболее близким х изобретению по технической сущности является преобразователь перемещения в код, содержащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и второй компараторы, выход первого компаратора второй компараторы, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента

И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которого соединен с вторым выходом генератора, введены светофильтр, первый и второй интеграторы, вторая линейка с делениями, второй делитель частоты, вторая фотолинейка с делениями сдвинута относительно первой на величину Т = 1/2.Т,Q/Т вЂ” Т,, где T,, T — периоды делений фотолинейки и растра соответственно, выходы первой и второй фотолинеек с делениями соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом первого компаратора и входом второго компаратора, первый, третий и четвертый выходы генератора соединены с входами опроса первой и второй фотолинеек, третий выход генератора соединен, кроме того, с входом первого делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен через второй делитель частоты с входом управления счетчика точного отсчета, а светофильтр установлен между блоком излучателей и растром.

Причем коэффициент деления первого делителя частоты равен 0,75 Т/Т,.

В изобретении совокупность введенных элементов и новых связей позволяет повысить отношение сигнал/шум в оптическом изображении и точность точного отсчета за счет выделения временных интервалов счета импульсов сдвинутых фотолинеек.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя перемещения в код.

Устройство содержит блок 1 излучателей, светофильтр 2, растр 3, генератор 4, фотолинеек 5 и 6, интеграторы 7 и 8, компаратор 9, элемент И 10, делитель 11 частоты, компаратор 12, счетчик 13 грубого отсчета, счетчик 14 точного отсчета, делитель 15 частоты.

В преобразователе блок 1 излучателей оптически соединен через .светофильтр 2 и растр 3 с фотолинейками 5 и 6, входы фотолинеек 5 и 6 подключены к выходам опроса генератора 4, а выходы их через интеграторы 7 и 8 соединены с входами компаратора 9, выход которого через элемент И 10 и делитель 15 подключен к информационному входу счетчика 14 точного отсчета, вход управления которого соединен с дополнительным выходом генератора 4, информационный вход счетчика 13 грубого отсчета подключен к первому выходу опроса генератора 4, а вход управления — к выходу компаратора 12, информационный вход которого соединен с выходом интегратора 8, второй выход опро1149409

50 разователя

3 са генератора 4 через делитель 11 соединен с одним из входов элемента И 10.

В конкретном исполнении блок 1 излучателей представляет собой лампу накаливания; светофильтр 2 — многослойную систему из оптического стекл а, состоящую из диэлектрических зеркал, растр 3 — периодическую структуру, состоящую из темных и светлых полос, выполненных на стекле методами фотолитографии, фотолинейки 5 и 6— приборы с зарядовой связью (ПЗС), интеграторы 7 и 8 выполнены на базе серийно выпускаемых операционных усилителей

К140УД5, компараторы 9 и 12 выполнены на микросхемах 521СА1, элемент И 10 — представляет собой двухвходовой ТТЛ-элемент И, делители 11 и 15, счетчики 13 и 14 выполнены на цифровых интегральных схемах

155 серии.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Из блока 1 излучателей свет заданного диапазона длин волн (0,6 — 0,8 мкм), выделенный светофильтром 2, поступает через растр 3 на фотолинейки 5 и 6, которые сдвинуты друг относительно друга. В исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть делений фотолинейки 6. Остальная часть делений фотолинейки 6 и деления фотолинейки 5 вместе с растром 3 образуют комбинационную решетку с периодом, равным Г Т1 Тг

Гг — Г где Т, — период фотолинеек 5 и 6, Тг — период растра 3.

При смещении растра 3 формируется точный отсчет счетчиком 14 следующим образом. Сигнал с дополнительного выхода генератора 4 поступает на управляющий вход счетчика 14 точного отсчета. С выхода опроса генератора 4 подаются сигналы на фотолинейки 5 и 6. Одновременно сигнал с выхода опроса поступает на вход делителя 11, коэффициент деления которого выбирается авным

P к = —, — Т/Т,, с тем, чтобы задать временные интервалы счета импульсов, поступающих с выхода компаратора 9. Электрические сигналы с выходов фотолинеек 5 и 6, сдвинутых друг относительно друга на 1/2 Т комбинационной решетки, поступают на интеграторы 7 и 8.

Проинтегрированные интеграторами 7 и 8 сигналы поступают на входы компаратора 9.

С выхода последнего импульсы через элемент И 10 поступают на делитель 15. Коэффициент деления делителя 15 выбирается равным числу комбинационных полос, укладывающихся на фотолинейках 5 и 6. Таким образом, производится статистическая обработка, т.е. подсчитывается число электрических импульсов, соответствующих светлой части комбинационной полосы, попадающей во временные интервалы счета;

Как только происходит смещение растра

3, на долю периода соответственно смещается и комбинационная полоса, а это приводит к изменению числа импульсов, поступающих в заданный временной интервал счета импульсов, и счетчик 14 отсчета дает отсчет доли комбинационной полосы.

Грубый отсчет формируется счетчиком

13 следующим образом. Сигнал с выхода опроса поступает на счетный вход счетчика

13 грубого отсчета, тем самым в каждом такте опроса фотолинеек 5 и 6 происходит изменение состояния счетчика 13 грубого отсчета. Каждый сигнал с выхода интегратора 8, поступающий на информационный вход компаратора 12 и превосходящий по амплитуде опорное напряжение И „появляется на выходе компаратора 12, поступает на вход управления счетчика 13 грубого отсчета и сбрасывает его в нулевое состояние. Поэтому после опроса последнего освещенного деления фотолинейки 6 счетчик 13 грубого отсчета сбрасывается в ноль. Опрос затемненных делений фотолинейки 6 не приводит к сбросу счетчика 13 грубого отсчета, так как на его вход управления поступают сигналы, а на счетный вход поступают импульсы опроса и в счетчике 13 грубого отсчета накапливается число, равное количеству делений фотолинейки 6, закрытых темным краем растра 3. Таким образом, часть освещенных делений фотолинейки 6 используется для получения точного отсчета, а количество делений затемненных — для получения грубого отсчета. Оба отсчета получаются за один цикл опроса фотолинеек 5 и 6.

Изобретение позволяет повысить надежность преобразователя за счет увеличения его помехозащищенности. В преобразователе благодаря введению светофильтра 2 улучшается отношение сигнал/шум и, тем самым, точность преобразования оптической информации в электрическую. Смещение фотолинеек 5 и 6 друг относительно друга на полпериода Т комбинационной решетки позволяет повысить помехозащищенность от влияния дестабилизирующих факторов, таких как изменение мощности излучения блока 1 излучателей освещения, разброс параметров фотолинеек 5 и 6, изменение их параметров при изменении температуры окружающей среды и т.д.

Таким образом, изобретение позволяет увеличить помехозащищенность и тем самым способствует повышению надежности преобПредлагаемое устройство целесообразно применять в измерительной технике, автоматических системах управления, а также в вычислительной технике. В частности оно может быть использовано в качестве датчика, встроенного весоизмерительного устройства на большегрузных автосамосвалах.