Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения механических перемещений. С целью упрощения и повышения надежности преобразователя, содержащего сканер , экранирующую маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников , введены блок синхронизации, два синхронизирзпощих фоторезистора, последовательно соединенные усилитель, дифференцирующий Элемент, счетчик и регистр, а экранирующая маска вьшолнена в виде пластины с клиновидной прорезью. Сканер формирует узконаправленный луч в плокости, перпендикулярной направлению перемещения экранирующей маски, образующие . клиновидной прорези которой ограничивают доступ светового потока луча к светочувствительной поверхности фоточувствительного элемента; Последовательная засветка фотоприемников фоточувствительного элемента вызывает ступенчатое нарастание тока в цепи общего сопротивления нагрузки.. Затем, после усиления, осуществляется выделение фронтов указанного тока дифференцирующим элементом и .их последующий подсчет в счетчике. 2ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 Н 03 M 1/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3678021/24-24 (22) 26.12.83 ..(46 ) 15.06. 86. Бюл. 11 22 (71) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (72) Н.Н. Простотин (53) 681.325 (088.8) (56) Воронцов Л.M. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин.

М.: Машиностроение, 1965, с. 229-231.

Авторское свидетельство. СССР

N 597275, кл. G 08 С 9/06, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения механических перемещений. С целью упрощения и повышения надежности преобразователя, содержащего сканер, экранирующую маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников, введены блок синхронизации, два синхронизирующих фоторезистора, последовательно соединенные усили" тель, дифференцирующий элемент, счетчик и регистр, а экранирующая маска выполнена в виде пластины с клиновидной прорезью. Сканер формирует узконаправленный луч в плокости, перпендикулярной направлению перемещения экранирующей маски, образующие клиновидной прорези которой.ограничивают доступ светового потока луча к светочувствительной поверхности фоточувствительного элемента. Последовательная засветка фотоприемников фоточувствительного элемента вызывает ступенчатое нарастание тока в цепи общего сопротивления нагрузки..

Затем, после усиления, осуществляется выделение фронтов указанного

I тока дифференцирующим элементом и их последующий подсчет в счетчике.2ил.

1238239

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может о .быть использовано для измерения механических перемещений.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства,.

Перобразователь содержит сканер

l, экранирующую маску 2, жестко соединенную с контролируемым объектом (не показан), синхронизирующие фоторезисторы 3 и 4, выполненные в виде узких полос и расположенные в непосредственной близости от отсечных кромок клиновидней прорези 5 маски 2, базовый фоточувствительный элемент 6, электрическая часть которого выполнена в теле монокристалла кремния в виде группы равноотсто-. ящих на величину h.1, последовательно расположенных и параллельно соединенных фотоприемников 7, блок 8 син хронизации, усилитель 9, дифференцирующий элемент 10, счетчик ll, регистр 12.

Преобразователь работает следую-, щим образом.

Сканер 1 формирует узконаправленный сканирующий луч и разворачивает его в плоскости сканирования симметрично относительно оси 0-0 с частотой, значительно превышающей наибольшую возможную частоту колебаний контролируемого объекта. При этом фокусировка луча осуществляется так, что в своем поперечном сечении в плоскости размещения фотоприемников симметрично относительно оси

0-0 он представляет собой прямоугольник с резкими переходами от света к тени по малым сторонам и протяженностью в плоскости сканирования, превышающей величину макси.мального расстояния между образующими прорези 5 маски 2 с учетом ,линейных размеров фоторезисторов 3 и 4. Сформированный таким образом луч.света направляется на экранирующую маску 4, отсечные кромки которой расположены с минимально возможным зазором ьЬ относительно светочувствительной поверхности базового фоточувствительного элемента 6 и в

Фо же время отстоят от сканера 1 на

35

40 ла.

5

15 расстояние L, при этом L >> 6 ?. Образующие клийовидной прорези 5 ограничивают доступ светового потока к светочувствительной поверхности элемента. 6 в линейной связи с измеряемым перемещением.

Работа устройства при движении светового пятна в направлении Ч (фиг. 1).

По мере движения пятна, начиная с момента времени t, (фиг. 2), происходит быстрая засветка части рабо- чей поверхности синхронизирующего фоторезистора 3. При этом в цепи последнего возникает импульс фототока 1, . Передним фронтом этого им1 пульса через блок 8 синхронизации осуществляется сброс содержимого счетчика ll числа ведущих импульсов.

По прошествии некоторого интервала времени „, величина которого зависит от конструктивного исполнения устройства, частоты сканирования и текущего положения маски 2, начинается процесс последовательной засветки расположенных с шагом а.L фотоприемников, для которых справедливо условие и L » ь r, где Л r — протяженность зон Р— h -переходов в плоскости сканирования. Следствием этого процесса является ступенчатое нарастание тока в цепи общего для всех фотоприемников активного сопротивления нагрузки и соответствующее изменение выходного сигнала П„ (фиг.2), который подается на вход усилителя 9.

Усиленный сигнал поступает на вход дифференцирующего элемента 10, который осуществляет выделение его фронтов, импульсы с выхода этого элемента подаются на вход счетчика ll icoторый осуществляет подсчет их чисТаким образом, по завершении засветки всех диодов, доступных для светового потока при данном, текущем.положении маски 2, под и счетчика 11 отказывается линейно связанным с величиной контролируемого перемещения

S, поскольку g L=const, S=kn л L, где К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый углом между образующими клиновидной прорези 5. Иаксимальная погрешность 6 S обусловлена неравеством 6.L >) ьг и может достигать величины йБ =2k.dL. Считая некоторое время 7 с момента засветки последнего, доступного для евето1238239

35 воro пятна фотоприемника, определяемого теми же факторами, что и в момент t> происходит быстрая засветка части рабочей поверхности синхронизирующего фоторезистора 4, при этом возникает импульс фототока i ð

Рч. передним фронтом которого через блок синхронизации разрешается перезапись кода счетчика ll в регистр l2, служащий для хранения и выдачи внешнему. 1О ,потребителю информации о. текущем зна чении контролируемого перемещения 5.

В интервале времени At = tg -t

2 (фиг .. 2 ) осуществляются полная з ас.ветка доступных фотоприемников и 15 процессы, аналогичные интервалам 7.

У и i . Начиная с момента времени t з вследствие дальнейшего перемешения светового луча в направлении U,,происходйт быстрое затемнение фоторе- 20 зистора 3, вызывающее скачок фототока,, который вызывает на выходе блока 8 синхронизации команду, перево дящую усилитель 9 в режим инвертирования, а также импульс обнуления 2S счетчика ll. Через время а начинает1ся процесс последовательного затемнения фотоприемников так же, как и процесс засветки, формирующий стуI пенчато изменяющийся сигнал < U я. 30

Усилитель 10 в этом случае работает в режиме инвертирования и обеспечивает счет импульсов счетчиком Il. Скачок фототока i возникает в реЧ зультате затемнения соответствующего синхронизующего фотореэистора 4 и л спустя время „ после затемнения последнего доступного фотоприемника, т.е. в момент t< вызывает перезапись кода счетчика II в регистр 12.

При обратном движении светового

I луча в направлении 0 в процессе сканирования описанная последовательность состояний элементов устройства полностью повторяется.

Информация о текущем значении величины перемещения поступает на выход. устройства с частотой, вдвое превышающей частоту сканирования, и не зависит от показателей качества развертки, что позволяет значительно упростить техническую реализацию сканера.

Зкранирующая маска может быть выполнена в виде неподвижной отсечной кромки и вращающегося диска с образу.

° ющей в виде части спирали Архимеда, что позволит измерять угловое положение вала.

Формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь первмещения в код, содержащий сканер, экранирующую маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразователя, в него введены блок синхронизации, два синхронизирующих фоторезистора, выполненных в виде полос, последовательно соединенные усилитель, дифференцирующий элемент., счетчик и регистр, экранирующая маска выполнена в виде пластины с клиновидной прорезью, образующие ко. торой расположены вдоль линии перемещения, вдоль образующих расположены синхронизирующие фоторезисторы выход сканера оптически соединен через экранирующую маску с входами группы параллельно соединенных фотоприемников, расположенных пернендикулярно линии перемещения, выводы синхронизирующих фотореэисторов под ключены к соответствующим входам блока синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу счетчика, второй — к управляющему входу усилителя, а третий — .к управляющему входу регистра, выходы ре- гистра являются выходами преобразова теля.

1238239 фиг.2

Составитель М. Сидорова

Техред М.Ходанич Корректор А. Зимокосов

Редактор Л. Повхан

Заказ 3304/58

Тираж 816.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4