Фотоэлектрический преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения путем автоматизации процесса вычисления координат. Световой поток от источника Т света засвечивает определенный участок фотопотенциометра 3 через теневую маску 2, жестко связанную с объектом. К фотопотенциометру 3 подключен амперметр 6 и фазометр 5, которые фиксируют значения тока и фазы сигнала, соответствующего засвеченному участку фотопотенциометра 3. Эти значения, пропорциональные измеряемым координатам X и Y перемещения объекта, поступают на входы блока вычислений, зыходными сигналами которого являются величины координат X и Y перемещения объекта. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ь сл

f! 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД4РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4170607/25-28 (22) 30.12.86 (46). 30.04.88. Бюл. Ф 16 (72) В.В. Ефимов (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1037068, кл. G 01 В 21/00, 1982. (54) 40T03I1EKTPHЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения путем автоматизации процесса вычисления координат.

ÄÄSUÄÄ A1 (51) G 01 В 21/00

Световой поток от источника 1 света засвечивает определенный участок фотопотенциометра 3 через теневую маску 2, жестко связанную с объектом.

К фотопотенциометру 3 подключен амперметр 6 и фазометр 5, которые фиксируют значения тока и фазы сигнала, соответствующего засвеченному участку фотопотенциометра 3. Эти значения, пропорциональные измеряемым координатам Х и Y перемещения объекта, поступают на входы блока вычислений, выходными сигналами которого являются величины координат Х и У перемещения объекта. 3 ил.

1392368

Изобретение относится к измериельной технике и может быть испольовано для контроля, индикации и изерения линейных перемещений различ5 йых контролируемых объектов.

Цель изобретения — повьппение точности и быстродействия измерений путем автоматизации процесса вычисления координат. 10

На фиг. 1 изображена структурная

IcxeMa фотоэлектрического преобразователя перемещений; на фиг. 2 — схема фотопотенциометра; на фиг. 3 — экви1, валентная электрическая схема фото-! ,потенциометра.

Фотоэлектрический преобразователь перемещений содержит источник 1 све,та, последовательно установленные по ходу светового луча теневую маску 2, жестко связываемую с контролируемым

:,объектом и имеющую прозрачное окно, с монотонно изменяющимся поперечным, сечением, фотопотенциометр 3, источ ник 4 переменного напряжения, фазометр 5 и амперметр 6.

Фотопотенциометр 3 выполнен в виде последовательно расположенных резистивного слоя 7, соединенного с выходом источника 4 переменного напряжения, фотопроводящего 8, диэлектрического 9 и коллекторного 10 слоев, соединенного с входами фазометра 5 и амперметра 6.

Фазометр 5, функциональный преобразователь ll,ïåðâûé блок 12 деления, 35 квадратор 13, первый сумматор 14, блок 15 выделения квадратного корня, первый блок 16 умножения, второй блок

17 деления, третий блок 18 деления, 40 второй сумматор 19 и второй блок 20 умножения соединены последовательно.

Первый выход блока 21 коэффициентов через четвертый блок 22 деления подключен к второму входу блока 16 умножения, выход которого соединен с вторыми входами блока 18 деления и блока 20 умножения.

Выход амперметра 6 соединен с вторым входом блока 22 деления.

Второй, третий и четвертый выходы блока 21 коэффициентов подсоединены соответственно к второму входу блока

12 деления, выход которого соединен с вторым входом блока 17 деления и к 55 вторым входам сумматоров 14 и 19.

Выходы блоков 20 и 16 умножений явпяются соответственно первым и

i=Isin(vt+q)= — sin(et+(p) (2) U

Е где

V — амплитуда напряжения источника 4 переменного напряжения.

Проведя несложные преобразования, можно записать

Uk, y (3) f =arctgk>(х-k /2у)у, где k,=ыХ.1с (4) вторым выходами фотоэлектрического преобразователя перемещений.

Фотоэлектрический преобразователь перемещений работает следующим об.разом.

Луч света от источника 1, проходя через прозрачное окно теневой маски

2, падает на чувствительную поверхность фотопотенциометра 3. При этом и освещенная область будет повторять конфигурацию прозрачного окна теневой маски 2. Сопротивление освещенного участка фотопроводящего слоя 8 длиной 1 близко к нулю, что обеспечивает протекание переменного тока че— рез фотопотенциометр 3, Если предположить, что сопротивление резистивного слоя 7 изменяется линейно по координате Х, а толщина диэлектрического слоя 9 постоянна, то эквивалентная электрическая схема фотопотенциометра 3 может быть представлена в виде набора элементарных сопротивлений r и емкостей С, коммутируемых в зависимости от размера 1 освещенной области фотопроводящего слоя 8. В этих условиях полное сопротивление цепи фотопотенциометра 3 описывается выражением .

Е= В+

63йc 1 \ (1)

1 где R=k„x, =k„(х- 2);

С=Кс 1-=, 1 11

И вЂ” круговая частота источника 4 переменного напряжения;

k„,ka u

k — постоянные координаты;

Х и Y — - координаты контролируемого объекта.

Выражение, описывающее протекающий через фотопотенциометр 3 ток, имеет вид

1392368

Величины I и измеряются соответственно амперметром 6 и фазометром 5.

Сигнал с выхода фазометра 5 поступает на вход функционального преобразо5 вателя 11, реализующего функцию tg.

На выходе преобразователя 11 формируется сигнал k (х-К /2у)у, который делится в блоке 12 деления на сигнал

k, поступающий на второй вход блока

12 деления со второго выхода блока

21 коэффициентов. Сигнал (х-k /2у)у с выхода блока 12 деления поступает на второй вход блока 17 деления. Кроме того, сигнал с выхода функциональ- 15 ного преобразователя ll поступает в квадратор .13, после чего суммируется в сумматоре 14 с сигналом I, поступающим с третьего выхода блока 21 коэффициентов, и поступает в блок 15 20 выделения квадратного корня. На выходе блока 15 выделения квадртаного корня формируется сигнал (k (х2

2 Z Z

-К /2 у) у +1), поступающий на блок

16 умножения. В то же время сигнал 25 с выхода амперметра 6 поступает в блок 22 деления, где он делится на сигнал U<,, поступающий с первого выхода блока 21 коэффициентов и на выходе блока 22 деления формируется сигнал j/(kz/х-1с /2у) ° (у +1) ©, который поступает на второй вход блока 16 умножения. Таким образом, на выходе блока 16 умножения формируется сигнал у, который поступает на второй

35 выход фотоэлектрического преобразователя перемещений, на вход блока 17 деления и на вторые входы блока 18 деления и блока 20 умножения. На выходе блока 17 деления формируется 40 сигнал (х-К /2у), который делится в блоке 18 деления на сигнал у. Резульх 1 тирующий сигнал — — — складывается у 2 в сумматоре 19 с сигналом — по1 у

2 ступающим с четвертого выхода бло" ка 21 коэффициентов, после чего умножается в блоке 20 умножения на сигнал у. Таким образом, на выходе бло1 ка 20 умножения являющемся первым 50 выходом фотоэлектрического преобразователя перемещений, формируется сигнал х.

Лредлагаемый преобразователь (в отличие от известных) обеспечивает независимое определение координат

Х и У положения контролируемого объекта, причем выходные сигналы преобразоват..чя соответствуют значениям указанных искомых координат и могут быть непосредственно использованы без дополнительной обработки.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник света, последовательно установленные по ходу светового луча, жестко связываемую с объектом контроля теневую маску, имеющую прозрачное окно с монотонно изменяющимся поперечным сечением и фотопотенциометр, источник переменного напряжения, фазометр и амперметр, фотопотенциометр состоит из последовательно расположенных резистивного, фотопроводящего, диэлектрического и коллекторного слоев, соединенного с выходами фазометра и амперметра, резистивный слой соединен с выходом источника переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, он снабжен последовательно соединенными функциональным преобразователем и первым блоком деления, последовательно соединенными квадратором, первым сумматором, блоком выделения квадратного корня, первым блоком умножения, вторым и третьим блоками деления, вторым сумматором и вторым блоком умножения, последовательно соединенными блоком коэффициентов и четвертым блоком деления, вход квадратора соединен с выходом функционального преобразователя, второй вход второго блока деления соединен с выходом первого блока. деления, второй вход четвертого блока деления соединен с выходом амперметра, выход четвертого блока деления соединен с вторым входом первого блока умножения, выход фазометра соединен с входом функционального преобразователя, выход первого блока умножения соединен с вторыми входами третьего блока деления и второго блока умножения, выход которого является первым выходом фотоэлектрического преобразователя перемещений, второй, третий и четвертый выходы блока коэффициентов соединены с вторыми входами соответственно первого блока деления, первого и второго сумматоров, выход первого блока умножения является вторым выходом фотоэлектрического преобразователя перемещений.

1392368

Составитель В.Молодцов

Редактор А. Ренин Техред М.Дидык Корректор В. Бутяга

Заказ 1881/43 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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