Реверсивное фотоэлектронное устройство для измерения перемещения

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений и упрощение конструкции за счет расположения фоточувствительных элементов 4 в плоскости изображения щели кодовой маски 3. Фоточувствительные элементы 4 расположены так, что они перекрываются изображением щели при ее перпендикулярном положении к оптической оси датчика 1. Применены в схеме обработки информации элемент 13 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С ИНВЕРСИЕЙ, пара инверторов 11, 12 и пара компараторов 7, 8с их взаимосвязями, что позволяет устранить погрешности измерения от воздействия вибраций, направленных вдоль оси движения объекта, использовать один источник 2 излучения,по одной паре триггеров 9, 10 и схем 14 и 15 совпадения, обеспечить независимость абсолютной величины фазового сдвига от разброса параметров кодовой маски 3. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 Г 01 В 21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3CL! п. . ; )g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц " ц ниик; >, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4029243/24-28 (22) 26.02 ° 86 (46) 15,09.87. Бюл, Р 34 (72) В.Г,Костин и А.С.Ханжиев (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 894354, кл. С 01 В 11/00, 1981. (54) РЕВЕРСИВНОЕ ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений и упрощение конструкции за счет расположения фоточувствительных элементов 4 в плоскости иэображения щели кодовой маски 3.

Фоточувствительные элементы 4 расположены так, что они перекрываются изображением щели при ее перпендикулярном положении к оптической оси датчика 1. Применены в схеме обработки информации элемент 13 ЭКВИВАЛЕНТ.НОСТЬ С ИНВЕРСИЕЙ, пара инверторов

11, 12 и пара компараторов 7, 8 с их взаимосвязями, что позволяет устранить погрешности измерения от

Ъ воздействия вибрации, направленных вдоль оси движения объекта, использовать один источник 2 излучения,по одной паре триггеров 9, 10 и схем

14 и 15 совпадения, обеспечить независимость абсолютной величины фазового сдвига от разброса параметров кодовой маски 3, 2 ил, 1337657

Изобретение относится к контро.пг— но †измерительн технике и может быть использовано для оперативного контроля перемещений объектов, со6 верщающих возвратно-поступательное или возвратно-вращательное движение, Целью изобретения. является повышение точности измерений и упрощение конструкции за счет расположения двух фоточувствительных элементов в плоскости изображения щели кодовой маски.

На фиг,1 представлена структурная схема реверсивного фотоэлектронног.о устройства для измерения перемещения; на фиг.2 а,б — диаграммы сгггналлв на элементах схемы устрой40 ства, Устройство состоит из фотоэлект- 2р ронного датчика 1, который содержит источник 2 излучения, расположенную по ходу потока излучения кодовую маску 3, выполненную в виде кольцевой линейки, кинематически связанной 25 с объектом, фоточувствительные элементы 4 и пару усилителей 5, подключенных к выходам соответствующих фоточувствительных элементов 4,входящие в состав микросхемы 6 и схемы обработки информации, состоящей из пары компараторов 7 и 8, входы которых подключены к выходам соответствующих усилителей 5, пары D — триггеров

9 и 10 пары инверторов 11 и 12,элеЭ

35 мента 13 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С ИНВЕРСИЕЙ, пары элементов 14 и 15 И и реверсивного счетчика 16 ° Выход компаратора 7 соединен с D-входом триггера 9, С-входом, триггера 10, первым входом элемента 15 И и через инвертор 11 — с вторым входом элемента 14 И, а выход компаратора 8 соединен с D-входом триггера 10, С-входом триггера 9, первым входом элемента 14 И и через инвертор 12 с вторым входом элемента 15 И. Выход триггера 9 соединен с третьим входом элемента 14 И и с одним из входов элемента 13 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С

ИНВЕРСИЕЙ, а выход триггера 10 соединен с третьим входом элемента 15 И и с другим входом элемента 13 ЭКВИВАЛЕНТHOCTb С ИНВЕРСИЕЙ, выход которой соединен с четвертыми входами

55 элементов 14, 15 И. Выходы элементов 14, 15 И соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика 16.

Фоточувствительные элементы 4 расположены в плоскости изображения соответствующей щели кодовой маски

3 так, что они перекрываются изображением щели при ее перпендикулярном положении к оптической оси патчика 1.

Устройство работает следующим образом.

При движении объекта контроля, кинематически связанного с кодовой маской 3, излучение с выхода источника 2 излучения через оптически прозрачные щели кодовой маски 3 воздействует на фоточувствительные элементы 4 фотоэлектронной микросхемы

6, которые преобразуют излучение в электрический сигнал в виде двух

Последовательностей импульсов синусоидальной формы, смещенных относительно друг друга по фазе на угол, равный + у . После усиления по току с помощью усилителей 5 сигналы поступают на входы компараторов 7 и 8, которые преобразуют сигналы в последовательности импульсов прямоугольной формы с положительной полярностью.

На фиг,2а х2 (ы + гг ) — сигнал, следующий с выхода компаратора 8, а х1 (ы) — сигнал, следующий с выхода компаратора 7. Сигнал х1 (u) одновременно" поступает на D-вход триггера 9, С-вход триггера 10, на первый вход элемента 15 И и через инвертор 11 — на второй вход элемента 14 И, а сигнал х2 (ы + y ) поступает на D-вход триггера 10, Свход триггера 9, на первый вход элемента 14 И и через инвертор 12 — на второй вход элемента 15 И.Принимая во внимание, что информация с D-входа триггера передается на его выход по переднему фронту импульса, поступающего на С-вход, на выходе у1 триггера 9 записывается логическая единица, а на выходе у2 триггера 10— логический ноль. Эти логические сигналы подаются на входы элемента

13 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С ИНВЕРСИЕЙ, на выходе которого в этом случае имеет место логическая единица, которая поступает на четвертые входы элементов 14, 15 И.Так как на третьем и четвертом входах элемента 14 И приложены логические единицы, то на ее выход проходят импульсы, ограниченные задними фронтами последова133 тельностей импульсов х1 (со) и х2 (w + ч ), т.е. импульсы х/х2, и их ширина соответствует фазовому сдвигу q (фиг.2а). Эти импульсы поступают на шину плюс реверсивного счетчика 16, который суммирует их. При изменении направления движения объекта знак фазового сдвига меняется на противоположный (фиг,2б), триггеры 9 и 10 переключаются в противоположные состояния, поэтому на выходе элемента 15 И проходят импульсы, ограниченные задними фронтами последовательностей импульсов х1 (u) и х2 (и. — q ), т.е, импульсы х/х2, которые поступают на шину "минус" счетчика 16.При реверсах кодовой маски 3 на выходах у1, у2 триггеров 9 и 10 могут появиться одновременно логические нули или единицы в зависимости от первоначального направления движения. В этих случаях с выхода элемента 13 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С ИНВЕРСИГЙ1 на четвертых входах элементов 14, 15 И поступает сигнал запрета, т.е. логические нули, Это позволяет при таких колебаниях кодовой маски,когда ближайшая к оптической оси щель изменяет свое положение в пределах своей ширины относительно фоточувствительных элементов 4, не пропускать на входы счетчика ложные импульсы.

Формула изобретения

Реверсивное фотоэлектронное устройство для измерения перемещения, содержащее фотоэлектронный датчик, состоящий из источника излучения и расположенных по ходу потока излучения кодовой маски, кинематически связываемой с объетом,и двух фоточувствительных элементов, и схему об7657 работки информации, состоящую двух триггерон, входы котор ii .. динены с выходами фотоэлектронн 1< датчика, двух элементов И и репер синного счетчика, входы которогс, через элементы И соединены с ныходами соотнетствующих триггеров, о тл ич ающе е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции, устройство снабжено усилителями, установленными на выходах фоточувствительных элементов, элементом ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С

ИНВЕРСИЕЙ, парой инверторов и парой компараторон, а оба фоточувствительных элемента расположены в плоскости изображения щели кодовой маски, при этом выход первого фоточувствительного элемента через первый усилитель и первый компаратор соединен с D-входом первого D-триггера, С-входом второго D-триггера, первым входом второго элемента И и через первый инвертор — с вторым входом первого элемента И, а выход второго фоточувствительного элемента через второй усилитель и второй компаратор соединен с D-входом второго

П-триггера, С-входом первого 0-триггера, первым входом первого элемента И и через второй иннертор — с вторым входом второго элемента И, выход первого D-триггера соединен с третьим входом первого элемента И и с перным входом элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ С ИНВЕРСИЕЙ, а выход второго D-триггера соединен с третьим входом второго элемента И и с вторым входом элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ

С ИНВЕРСИЕЙ, выход которого соединен с четвертыми входами элементов И, вывыходы которых соединены с соответ— стнующими входами реверсивного счетчика.

1337657

Х1

Х2

ИХ2

Х?

Х1Х

Фь г

Составитель О.Смирнов

Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич Корректор Л. Бескид

Заказ 4117/35

Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Прои нодстненно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4