Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для преобразования линейных перемещений в цифровой код. Целью изобретения является повьшение точности преобразователя . Для этого в преобразователь , содержащий источник питания, излучатель, два фотоприемника, три световода, отражающую поверхность, два усилителя, сумматор, введены третий фотоприемник, четвертый световод , третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент И, два генератора , счетчик и программи уемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Световой поток от излучателя световодом подается на отражающую поверхность, положение которой контролируется , и через соответствующие световоды на фотоприемники. Усиленные сигналы с двух фотоприемников подаются в сумматор, а с третьего фотоприемника - в интегратор. В сумматоре сигналы суммируются, а на выходе интегратора формируется сигнал с нарастающей амплитудой. Процесс измерения осуществляется в интервал времени, когда напряжение сигнала на выходе интегратора имеет линейный участок. В это время элемент И открыт сигналом с выхода компаратора и счетчик осуществляет подсчет импульi сов с выхода генератора. На его выходе формируется код, который преоб (Л разуется ППЗУ в выходной код,удобный для обработки. При этом считывание кода с ППЗУ и подготовка элементов преобразователя к следующему циклу измерения осуществляется сигналом с другого генератора в момент спада сигнала на выходе интегратора. Таким образом любое изменение расстояния между отражающей поверхностью и тор|Цами световодов ведет к изменению амплитуды выходного сигнала интегратора , что приводит к соответствующему значению выходного кода преобразователя. Точность преобразователя обеспечивается выбором режима опроса ППЗУ для формирования выходного кода. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) {11) (51) 4 Н 03 М 1 24

g ! !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3866 172/24-24 (22) 06.03.85 (46) 07.12.86. Бюл. Р 45 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) М.А.Федоров, С.А.Макитрин, А.В.Данилов и С.П.Мерзляков (53) 681.325(088 ° 8) (56) Моисеев В.В. и др, Волоконнооптические датчики линейных перемещений. — Радиотехника. т ° 37, 1982, N б, с. 83.

Патент США И- 4249076, кл. С 01 0 5/34, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для преобразования линейных перемещений в цифровой код. Целью изобретения является повьппение точности преобра. зователя. Для этого в преобразователь, содержащий источник питания, излучатель, два фотоприемника, три световода, отражающую поверхность, два усилителя, сумматор, введены третий фотоприемник, четвертый световод, третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент И, два генератора, счетчик и программи)чуемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Световой поток от излучателя световодом подается на отражающую поверхность, положение которой контролируется, и через соответствующие световоды на фотоприемники. Усиленные сигналы с двух фотоприемников подаются в сумматор, а с третьего фотоприемника — в интегратор. В сумматоре сигналы суммируются, а на выходе интегратора формируется сигнал с нарастающей амплитудой. Процесс измерения осуществляется в интервал времени, когда напряжение сигнала на выходе интегратора имеет линейный участок. В это время элемент И открыт сигналом с выхода компаратора и счетчик осуществляет подсчет импульсов с выхода генератора. На его выходе формируется код, который преобразуется ППЗУ в выходной код, удобный для обработки. При этом считывание кода с ППЗУ и подготовка элементов преобразователя к следующему циклу измерения осуществляется сигналом с другого генератора в момент спада сигнала на выходе интегратора. Таким образом любое изменение расстояния между отражающей поверхностью и тор,цами световодов ведет к изменению амплитуды выходного сигнала интегратора, что приводит к соответствующему значению выходного кода преобразователя. Точность преобразователя обеспечивается выбором режима опроса ППЗУ для формирования выходного кода. 3 ил.

1275768

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для создания преобразователей линейных перемещений.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На фиг. 1 представлено расположение световодов относительно отражающей поверхности, на фиг. 2 — структурная схема преобразователя, на фиг. 3 — временные диаграммы; поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит световоды 1-4 (световод I — излучающий световой поток и световоды 2-4 — воспринимающие световые потоки), отражающую поверхность 5, источник 6 питания, излучатель 7, фотоприемники 8-10, усилители 11-13, интегратор

14, генератор 15, сумматор 16, компаратор 17, элемент И 18, генератор

19, счетчик 20, программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 21. На фиг. 3 приведены сигналы 22-26.

Торцы световодов 1-4 расположены в одной плоскости на расстоянии h от отражающей поверхности 5, Световод 1 в жгуте световодов 1-4 расположен крайним. г

С где à — постоянная интегрирования интегратора 14;

) — интервал времени измерения (фиг. 3) . (г

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом, Свет от излучателя 7 с интенсив-, ностью Р, пройдя через сопряженный с ним световод 1, подается на отражающую поверхность 5. Отразившись от нее, свет попадает на световоды

2, 3, и 4, через которое оптическое излучение с соответствующими интенсивностями PH — Рю подается на соответствующие фотоприемники 8-10, а с них — на усилители 11-13. С усилителя 11 сигнал U подается на интегратор 14, на другие входы которого . соответственно подаются напряжения смещения — Е ц(фиг. 3, поз. 22) и сигнал U> (фиг. 3, поз. 23) с генет ратора 15. На выходе интегратора 14 формируется напряжение U<..

С усилителей 12 и 13 на вход сумматора 16 подаются напряжения U u

П . На выходе сумматора 16 формируется напряжение (фиг. 24, поз. 3):

5 (2) 5 2 г

10 где д = 1 . — t — интервал времени измерения, K = 0,61, Кз = 1 ° у отрицательного смещения — Е „, позволяет значительно уменьшить адитивную погрешность преобразования.

С выхода компаратора 17 сигналы (фиг. 3, поз. 25) поступает на элемент И 18, на второй вход которого поступают счетные импульсы с генератора 19. Поэтому в течение интервала времени ht элемент И 18 остается открытым и на его выходе формируется пачка счетных импульсов. Эти импульсы поступают на вход счетчика 20, который фиксирует их в виде параллельного двоичного кода. В течение интервала времени сигналом 26 (фиг.3) с выхода генератора 15 (t> — t< ) осуществляется считывание информации.

Этот же сигнал может быть использован для управления внешними устройствами. Измерение завершается обнулением интегратора 14 и счетчика 20 (t> — t6) после чего процесс измерения повторяется.

Длительность цикла измерения, а следовательно, частотные свойства преобразователя определяются максимальной длительностью интервала gt времени с учетом времени отработки напряжения смещения — Е,® интегратора 14. Длительность цикла t@ измерения может быть получена менее 50

<10 с.

Выходной код счетчика 20 поступает на входы ППЭУ 21, которое осуществлягде К и К вЂ” коэффициенты весового суммирования.

На первый вход двухпороговог компаратора 17 подается напряжение U . на второй вход которого подводится напРяжение Б .

В момент времени t напряжение

I5

U< равно напряжению смещения Е ° В момент времени напряжение U = О.

В момент времени t> U = Uz и, учитывая выражения (1) и (2), можно получить

20 о — (к,и + к.,ц,), (3) 275768 4 тического излучения и коэффициента отражения. поверхности 5.

30 а1 Ру Кот (Kzaz + Кэаэ) а (4) ет преобразование выходного кода с учетом нелинейности характеристики

f(h). Это позволяет значительно повысить точность преобразования и одновременно снизить требования к точности изготовления оптической части преобразователя.

В результате преобразования информация о перемещении поверхности

5 формируется в виде N-разрядного двоичного кода

Дополнительно ППЗУ 21 обеспечивает возможность получения практически любой функции преобразования простым перепрограммированием. Кроме того, появляется возможность периодической подстройки преобразователя перемещений.

Необходимо отметить, что напряжения Uf, U u U через интенсивности

Оптического излучения рв рз и рю связаны с интенсивностью излучения светодиода р. и коэффициентом отражения К контролируемой поверхогр ности 5 следующим образом где а — коэффициенты пропорциональ1 ности, К, — коэффициент отражения поверхности 5.

Таким образом, учитывая выражение (3), можно получить где а,, az и а — коэффициенты пропорциональности.

Из выражения (4) можно сделать вы вод, что преобразователь позволяет в значительной степени исключить влияние изменений интенсивности onf0

3S

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий источник питания, выход которого соединен с входом излучателя, оптически соединенного через первый световод, отражающую поверхность, второй и третий световоды с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, выходы которых соединены с входами сумматора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четвертый световод, третий фотоприемник, третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент

И, два генератора, счетчик, программируемое запоминающее устройство, четвертый световод расположен на оптической оси между отражающей поверхностью и третьим фотоприемником, выход которого через третий усилитель соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого генератора, а выход соединен с первым входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, выходы которого являются информационными выходами преобразователя, первый выход второго генератора соединен с входом управления программируемого постоянного запоминающего устройства и является дополнительным в .ходом преобразователя, второй выход второго генератора соединен с вторыми входами интегратора и счетчика.

ЮЯИ

1275768

1 ф

2 3

Фиг, t г

Составитель Ю.Котов

Техред Д.Олейник Корректор M.màðîøè

Редактор А.Шандор

Заказ 6581/57

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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