Фотоэлектрический преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение разрешающей способности за счет увеличения дискретности отсчета. Для этого применяют четыре пары параллельно соединенных фототранзисторов 8-15. Каждая пара установлена напротив соответствующих секторов неподвижной индикаторной растровой меры 3. При этом сигналы с двух крайних пар фототранзисторов 8, 9 и 14, 15 поступают на операционный усилитель 21, а с двух других пар - на селектор 20 большего сигнала, что позволяет получить на выходах треугольные сигналы, период которых в два раза меньше, чем у исходных сигналов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС/ /УБЛИН

„„ЯО„, 1504514 (5174 С; 01 В 21

6 (: 363ЩР НЫИ I .. ° 3 „„".Л

Б> ИО . L;- ii

ОПИСАНИЕ ИЗ06РЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

t (2! ) 4382053/24-28 (22) 11.01.88 (46) 30.08.89.Вюл, М 32 (71) Вильнюсский государственный педагогический институт и Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (72) А.И.Аудзионис, И.С„Левитас и В.И.Минцерис (53) 531.7 (088.8) (56) Фотоэлектрический преобразова тель ТР СТ1 . Технические условия

TDF 18-01-553/80 — optiekoele

ktricke inkrementaZni гotaini cid3.

tent)u ZRCZ"Z, ЧССР.

2 (54 ) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. 11елью изобретения является повьппение разрешающей способности эа счет увеличения дискретности отсчета. Для этого применяют четыре пары параллельно соединенных фототранзисторав 8 — 15.Каждая пара установлена напротив соответствующих секторов неподвижной индикаторнои растровой меры 3, При этом сигналы с двух крайних пар фототранзисторов 8,9 и /4, 15 поступают на операционный усилитель 21, а с двух других пар — на селектор ?О большего

1504514 си! l!аль ч О позRОляет получить на выходах треугольные сигналы, период которых в два р,l l меньше, чем у исходных сигналов„ ? ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для получения информации о линейных или круговых перемещениях объектов и может быть использовано в измерительных системах для станков и машин с

ЧПУ.

Цель изобретения — повышение раз15 решающей способности за счет увеличения дискретности отсчета.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы работы преобра- 2р эонателя °

Фотоэлектрический преобразователь перемещений содержит источник 1 све-„ та, подвижную измерительную растровую меру 2, связанную с измеряемым 25 объектом, неподвижную Растровую индикаторную меру 3 с четырьмя растроными секторами 4 — 7, причем между секторами 4.5 а также между 6 и 7 имеется сдвиг на 1/4 шага растров, 3р а между секторами 4 и 6, 5 и 7 сдвиг, равный 1/2, шага растров, четыре пары фототранэисторон: 8 и 9, 10 и 12, 11 и 13, 14, 15, четыре резистора 16 — 19, селектор 20 большего сигнала и операционный усилитель 21.

Преобразователь работает следующим образом, При перемещениях подвижной растро-4р вой меры 2 относительно неподвижной растровой меры 3 на фотореэисторы

8-15, расположенные под соответствующими растровыми секторами 4-7,поступают промодулированные растРовым 45 сопряжением световые потоки от источника 1 снеra.

Рассмотрим фототранзисторную пару

14 .и 15, на фототранзисторы 14 и 15 поступают световые потоки, сдвинутые на 1/2 шага, они показаны на фиг:2-1 (а-б): аналогично на фототранзисторы 8 и 9 поступают световые потоки, сдвинутые на 1/2 шага растров друг относительно друга (фиг.2-1 (в-г).и на 1/4 шага относительно световых потоков, поступающих на фототранэисторы 14 и 15. Ток, протекаю-. щий через любую фототранзисторную пару 8,9; 10,12; 11, 13; 14 и 15,пропорционален меньшему из двух световых потоков, освещающих фототранэисторы и парах, так как фототранэистор, который освещается большим потоком, входит в насыщение и его сопротивле— ние резко падает. фототранзистор, освещаемый меньшим светоным потоком, работает в активном режиме, коллекторное напряжение на нем практически равно напряжению питания и именно он ограничивает общий коллекторный ток. (Гели бы фототранэисторы были подключены к источнику питания параллельно, то через них протекали бы коллекторные токи, пропорциональ\ ные световым потокам. Однако, при последовательном включении через них протекает один и гот же ток, значение которого не превышает величины меньшего из двух токон, протекающих в фототранэисторах при параллельном включении).

Таким образом, через резистор 19 протекает наименьший иэ двух токов, пропорциональных соответствующим световым потокам, и на резисторе образуется электрический сигнал, представленный на фиг, 2-2а, а на резисторе

16 — сигнал, изображенный на фиг.2

2б. Иными словами фототранзисторная пара работает как селектор меньшего сигнала„ Тогда на выходе операционного усилителя 21 имеем сигнал,равный разности сигналов, полученных с этих резисторов (16-19) (для более удобного и наглядного понимания операция вычитания заменена на фиг,2-2 операцией суммирования сигнала фиг. 2-2б) с инвертированным (взятым с обратным знаком) сигналом (фиг.2-2), который показан на фиг.2-2в.

Б результате, получается сигнал треугольной формы с частотой в два раза превышающей исходный сигнал (фиг.2-3, а также 2-2г пунктир), т.е. разрешающая способность преобразователя по этому каналу увеличена в 2 раза, так. как создана возможность получать информацию в точках, 5 с 0/ Г соответcтвующих cpðåïèíëì шагов р c T ров .

Рассмотрим как образуется выходной сигнал преобразователя по второму каналу. На фототранзисторы 10 и

12 (а также 11 и 13) поступают световые потоки, соответственно сдвинутые на 1/4 шага. На резисторах 18 и

17 образуются с1тналы, представлен- 1ð ные на фиг.-2-4а и фиг. 2-46 соответственно и поступающие на селектор

20 большего сигнала, который выделяет наибольший сигнал из двух представленных на фиг„2-4а и б, т.е. на 15 выходе селектора 20 имеет место сигнал треугольной формы (фиг.2-5) с удвоенной частотой и сдвинутый относительно сигнала (фиг.2-3) на 90 .Таким образом, на выходе фотоэлектри- 20 ческого преобразователя образованы два сигнала сдвиг фаз между которыо ми равен 90, кроме того, оба сигнала имеют удвоенную частоту, т.е. разрешающая способность преобразователя 25 удвоена. (Наличие двух ортогональных сигналов, имеющих аналоговую форму на выходе преобразователя свидетельствует,что обеспечивается возможность дальнейшей интерполяции сигна- Зр лов).

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий источник све35 та, подвижную измерительную раст14 роную мс ру с растром постоянного ша— га, неподвижную растровую индикаторную меру с четырьмя растровыми секторами того же шага, сдвинутыми друг относительно друга на 1/4 шага растров, первые три пары послед >p,ательно соединенных фототранзисторов, соответственно подключенных к источнику питания, оба фототранзистора в первой и второй парах оптически связаны соответственно с растрами, сдвинутыми на 1/2 шага растров друг относительно друга, четыре резистора и операционный усилитель, и т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, он снабжен четвертой парой последовательно соединенных фототранэисторов, подключенных к источнику питания и селектором большего сигнала, третья и четвертая пара фототранэисторов оптически связаны с гекторами, сдвинутыми на 1/4 шага растра, причем каждый иэ четырех резисторов последовательно подключен к соответствующим парам фототранзисторов, точки соединения первого и второго резисторов с первой и второй парами фототранзисторов соответственно подключены к входам операционного усилителя, а точки соединения третьего и четвертого резисторов с третьей и четвертой парами фототранэисторов соответственно подключены к входам селектора большего сигнала.

1504514

g)iraq g

Составитель F. „Глазкова

Редактор A.Долинич Техред Л. Кранчук

Корректор В.Гирняк

Заказ 5241/42 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101