Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для цифрового измерения линейных перемещений. Целью изобретения является увеличение быстродействия и упрощение преобразователя . В преобразователь, содержащий блок 1 освещения, растр 2, блок 3 фотоприемников , генератор 4 опроса, счетчик 5, усилитель 6 и компаратор 7, введены устройство 8 выборки и храневыполнены по случайному закону. При перемещении растра 2 относительно блока 3 фотоприемников на выходе последнего формируются сигналы синхронно с импульсами второй фазы генератора 4. По команде этих же импульсов счетчик 5 регистрирует номер опрашиваемого фотоприемника блока 3. Компаратор 7 вьщеляет сигналы с выхода усилителя 6, превьппающие уровень опорного напряжения на его втором входе, и дает команду устройству 8 на запоминание мгновенного значения сигнала на выходе компаратора 7 до прихода следующего сигнала с выхода генератора 4. Формирователь 9 формирует сигналы по перед- s ним и задним фронтам сигналов свыхода устройства 8, по которым складывается текупц1й номер фотоприемника, записанный в счетчике 5 с содержимым сумматора 10. В конце цикла опроса в сумматоре 10 записывается число, пропорциональное сумме порядковых номеров (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 16086 А 1 (51)4 Н 03 М 1 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3966524/24-24 (22) 09.09,85 (46) 07.06.87. Бюл. N 21 (7 1) Институт электроники АН БССР (72) В.А. Пилипович, A.К. Есман, В.С. Поседько и В.П. Дубровский (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1143974, кл. G 01 D 5/98, 1985.

Изв.выс.уч. заведений MB и ССО СССР, Приборостроение. 1984, В 11, с.70-77. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ HEPEMEQEНИЯ В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и предназначено для цифрового измерения линейных перемещений.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и упрощение преобразователя. В преобразователь, содержащий блок 1 освещения, растр 2, блок 3 фотоприемников, генератор 4 опроса, счетчик 5, усилитель 6 и компаратор 7, введены устройство 8 выборки и хранения, формирователь 9 импульсов, сумматор 10. Блок 3 фотоприемников имеет линейную структуру, полосы растра 2 выполнены по случайному закону. При перемещении растра 2 относительно блока 3 фотоприемников на выходе последнего формируются сигналы синхронно с импульсами второй фазы генератора

4. По команде этих же импульсов счетчик 5 регистрирует номер опрашиваемого фотоприемника блока 3. Компаратор

7 выделяет сигналы с выхода усилителя

6, превышающие уровень опорного напряжения на его втором входе, и дает команду устройству 8 на запоминание мгновенного значения сигнала на выходе компаратора 7 до прихода следующего сигнала с выхода генератора 4. Формирователь 9 формирует сигналы по перед- =

Я ним и задним фронтам сигналов с. выхода устройства 8, по которым складывается текущий номер фотоприемника, записанный в счетчике 5 с содержимым Cs сумматора 10. В конце цикла опроса в сумматоре 10 записывается число, пропорциональное сумме порядковых номеров (( фотоприемников блока 3, синхронно изменяющееся с перемещением полос растра 2. 2 ил.

1316086

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейньгх перемещений.

Целью изобретения является увели- 5 чение быстродействия и упрощение преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 !

О временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит блок 1 освещения, растр 2, блок 3 фотоприемников, генератор 4 опроса, счетчик

5, усилитель 6, компаратор 7, устройство 8 выборки и хранения, формирователь 9 импульсов, сумматор 10. Па фиг.2 показаны временные диаграммь! сигналов. 11 — на выходе генератора

4 опроса, 12 — на выходе компаратора

7,13 — на выходе устройства 8 выборки и хранения, 14 — на выходе формирователя 9 импульсов.

В конкретном исполнении блок 1 освещения представляет собой лампу нлнакаливания с нитеобразным телом свечения, расположенным перпендикулярно оптической оси преобразователя и направлению расположения фотоприемников в блоке 3 фотоприемников, растр 2 — структуру, состоящую пэ параллельных светлых и темных полос, выполненных на стекле методами фотолитографии, причем расположение этих полос и их ширина подчинены случайно— му закону распределения.

Блок 3 фотоприемников представляет собой фотоприемную линейку на приборах с зарядовой связью, генератор 4

40 опроса — трехфазный генератор, выполйенный íà IK-триггерах, устройство 8 выборки и хранения выполнено нл базе микросхем, формирователь 9 импульсов включает в себя последовательно соединенные элемент И, элемент

ИЛИ и дифференцирующую цепочку, сумматор 10 — это накапливающий сумматор, выполненный на базе комбинационного сумматора и буферного регистра, счетчик 5 — микросхема.

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Свет из блока 1 освещения поступл— ет на сопряженные растр 2 и блок 3 фотоприемников. Во всем диапазоне измерений растр 2 и блок 3 располлг,1ются таким образом, что оптические сигналы от всех полос растра 2 попадают на оптические входы блока 3 фотоприемников. Сигналы 11 (фиг.2) oIIpoсл генератора опроса поступлют на соответствующие входы блока 3. Сигналы нл выходе дискретного преобрлэователя появляются синхронно с импульсами опроса второй флэы. Одновременно импульсы опроса второй фазы генератора 4 опроса поступают на вход счетчика 5, который фиксирует порядковый номер опрашиваемого фотоприемника блока 3. Сигналы с выхода блока 3, усиленные усилителем 6, поступают на первый вход комплраторл 7, который фиксирует моменты превышения вь!ходным сигналом блокл 3 опорного напряжения и выдает спгнллы 12.

Сигналы 12 с выхода компаратора 7 !!оступают на вход устройства 8 чыборкн и хранения, -оторое по импульсам опроса второй флэы, поступающим на его его тактовый вход, фиксирует мгHQBpH нос значение состояния комплратор

Сигналы 13 с выхода устройства 8 выборки и хранения поступают на вход формирователя 9, который по переднему и заднему фронту этих сигналов формирует короткие импульсы 14, поступающие на тактовый вход сумматора 10.

По каждому импульсу 14 на тактовом входе сумматора 10 последний добавляет к находящемуся в нем коду порядковый номер опрашиваемого в данный момент фотоприемника блока 3.

В конце цикла опроса блока 3 в сумматоре 10 оклэьп!лется сумма порядковых

HoM< ров фотоприемников, находящихся нл фронте и срезе световых полей полос растра 2, которая изменяется синхронно с его перемещением.

Очевидно, что изменение опорного напряжения П „ Ha втором входе компаратора 7 не изменяет код сумматора 1О, тлк как увеличение порядковых номеров фотоприемников, находящихся нл передних фронтах cBp Topblx IIIvJII coR !Ipoнсх< дит синхронно с умен! шеч!!< и горядк<>вых номеров фотоприемников, <<лходящихся на нх задних фронтах и наоборот.

Это указывает нл хорошую помехоэлщищенность устройства. При перемещении растра 2 на расстояние, равн < перио— ду Р фотоприеь!ников в блоке 3 выходной цифровой код в оум.<л-о!е 10 изме—

1316086

Составитель М. Сидорова

Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 2372/56 Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

ПроиэводстнеHHQ ïîëèãðàôè÷åñêîå предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 няется на величину л Х=2п, где п — количество полос растра 2.

Быстродействие преобразователя обеспечивается тем, что результат измерения получается за один цикл работы, так как нет необходимости предварительной записи информации в специальное запоминающее устройство, что существенно сокращает время измерения и повышает производительность преобра"0 эователя в целом.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий расположенные на одной оптической оси блок освещения, растр и блок фотоприемников, выход которого соединен через усилитель с первым входом компарато- 20 ра второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, генератор опроса, выходы которого соединены с соответствующими входами блока фотоприемников, счетчик, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены устройство выборки и хранения, формирователь импульсов и сумматор, блок фотоприемников имеет линейную структуру, а полосы растра распределены по случайному закону, информационные входы сумматора соединены с выходами счетчика, выход компаратора соединен с информационным входом устройства выборки и хранения, управляющий вход которого соединен с входом счетчика и вторым выходом генератора опроса, а выход — с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с тактовым входом сумматора.