Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

в

О П " "Я"ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 477439

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01,06.73 (21) 1926984/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,07.75, Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 10.03.76 (51) М. Кл. G 08с 9/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР но делам изооретений и: открытий (53) УДК 53.087.92.082.52 (088.8) (72) Авторы изобретения В. А. Высотин, В. Н. Чистов, В. Ф. Шаньгин и Ю. А. Шаталов (71) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к области аналогоцифровых преобразователей и может быть использовано в автоматических системах цифрового управления.

Известны фотоэлектрические преобразователи перемещения в код, содержащие источник света, измерительный и индикаторный лимбы, фотоприемники, подключенные к усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, источник модулированного света, дискриминаторы, нуль-органы и сумматоры.

К недостаткам известных устройств относится то, что они обладают относительно низкой разрешающей способностью, которая обусловлена нестабильностью фотоэлектрических каналов и использованием резисторных цепочек в схеме интерполяции шага растра.

Цель изобретения заключается в повышении разрешающей способности фотоэлектрического преобразователя до 2 - от шага растра, в повышении быстродействия и точности работы устройства.

В предлагаемом фотоэлектрическом преобразователе перемещения в код эта цель достигается тем, что в устройство введены управляемый генератор, преобразователь частота-напряжение, фильтр нижних частот, блоки вычитания, блоки формирования модуля, причем управляемый генератор соединен с источником модулированного света и подклю2 чен к выходу преобразователя частота-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей, со входами блоков вычитания, со входами .первого сумматора и с од5 ним входом дискриминаторов, второй вход которых соединен с выходом первого усилителя, а управляющие входы других усилителей подключены к выходам дискриминаторов. Выход первого сумматора через фильтр

10 нижних частот подключен ко входам четырех последовательно соединенных блоков формирования модуля, входы двух других блоков формирования модуля соединены с выходами блоков вычитания, а выходы этих блоков

15 формирования модуля соединены со входами второго и третьего сумматора, выходы которых соединены со входами первого из четырех блоков формирования модуля, входы и выходы которых и выходы двух блоков вы20 читания подключены к нуль-органам.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя перемещения в код.

Преобразователь содержит источник света 1, измерительный и индикаторный растро25 вые лимбы 2 и 3, источник модулированного света 4, блок грубого отсчета 5, управляемый генератор 6, усилитель 7 опорного канала, усилители 8 — 10 с регулируемым коэффициентом усиления, к входам которых подключены

30 фотоприемпики 11. Выходы усплптелей 7 — 10

477439

3 подключены к выходам амплитудных дискриминаторов 12 — 14, к входам блоков вычитания 15 — 18, к входам преобразователя частота-напряжение 19 и к входам сумматора 20.

Преобразователь также содержит схему интерполяции шага растра, состоящую из блоков формирования модуля 21 и 22 функций sing и cosy, входы которых подключены к выходам блоков вычитания 15 — 18, а выходы — к суммирующим входам сумматоров 23 и 24, выполненных на пассивных элементах.

Блоки формирования модуля 25 — 28 соединены последовательно (вторые входы этих блоков соединены через фильтр нижних частот 29 с выходом сумматора 20, а вход бло«а формирования модуля 25 соединен с выходами сумматоров 23 и 24).

Схема интерполяции включает в себя также нуль-органы 30 — 36, служащие для формирования двоичного кода Грея. Входы этих нуль-органов соединены соответственно с выходами блоков формирования модуля 28, 27, 26 и 25 сумматора 23 и блоков вычитания 17 и 16.

Описанное устройство работает следующим образом.

Перемещение ср преобразуется растровыми лимбами 2 и 3 и фотоприемниками 11 в электрические сигналы вида где i=1, 2, 3, 4 — номер фотоэлектрического канала, m — постоянная растрового сопряжения, U„. — среднее значение сигнала, которые поступают на входы усилителей 7 — 10. Дискриминаторы 13, 14 и 12 определяют отклонение сигналов на выходе усилителей 10, 8 и 9 от сигнала на выходе усилителя 7 и вырабатывают необходимые сигналы управления на подстройку коэффициентов усилителей 8 — 10.

Дискриминатор 14 работает следующим образом.

Электрические сигналы с выходов усилителей 7 и 8 поступают на дифференцирующие цепочки и далее на выпрямительные диоды, После выпрямления сигналы сравниваются, а разность амплитуд сигналов U и Уд интегрируется в сигнал ошибок и передается через транзистор и светодиод на фоторезистор, регулирующий коэффициент усиления усилителя 8 до тех пор, пока разность амплитуд U и Уд не будет равна нулю.

При этом наблюдается три режима работы устройства: режим малой скорости изменения ср, режим большой скорости изменения <о и режим средней скорости изменения ср.

В режиме малой скорости изменения <у, т. е. при низкой частоте мелькания муаровых полос, сигпал управления, поступающий на фоторезистор, вырабатывается от сравнения

5 в двух каналах амплитуд контрольного сигнала

U„. =- Up Smp)pl, 10 где: Up — амплитуда контрольного сигнала, ppp — частота контрольного сигнала.

Контрольный сигнал U, вырабатывается управляемым генератором 6 и с помощью источника модулированного света 4 и первых

15 двух фотоприемников 11 смешивается с сигналами U„..

Преобразователь частота-напряжение 19 управляет амплитудой контрольного сигнала U, таким образом, что чем больше ча20 стота сигнала U,. тем меньше амплитуда U„

В режиме большой скорости изменения q>, т. е. при высокой частоте мелькания муаровых полос (1 — 50 кГц), сигнал управления

25 вырабатывается от сравнения амплитуд сигналов У„-, а управляемый генератор 6 во избежание биений низкой частоты в сигнале управления с помощью преобразователя частота-напряжение 19 выключается. В этом реЗ0 жиме корректируется неодинаковость частотных характеристик первых двух фотоприемников 11 усилителей 7 и 8.

В режиме средней скорости изменения р, т. е. при частоте мелькания муаровых полос

35 0,5 — 1 кГц, сигнал управления вырабатывается от сравнения амплитуд сигналов U, и

И,, при этом частично корректируются частотные характеристики каналов.

Аналогичным образом осуществляется

40 подстройка усилителей 9 и 10.

Сигналы с выходов усилителей 7 — 10 подаются на блоки вычитания 18, 17, 15 и 16.

На выходе блоков вычитания сигналы имеют вид

И, =2И„тЯп(р+,, (i — 1) ).

Эти сигналы поступают на блоки форми5р рования модуля 21 и 22 и затем на сумматоры 23 и 24, где формируется третий разряд двоичного кода Грея (четвертый разряд образуется путем формирования модуля аналогового сигнала третьего разряда и последую55 щего сдвига на величину U„/4).

Остальные разряды двоичного кода формируются аналогично.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, измерительный и индикаторный лимбы, фотоприемники, подключенные к усилителям с

55 регулируемым коэффициентом усиления, ис477439

Составитель В. Рыгалин

Техред М. Семенов

Корректор Л. Деннскнна

Редактор Е. Семанова

Заказ 7690 Изд. № 1659 Тираж 679 Подиисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

МОТ, Загорский филиал

5 точник модулированного света, дискриминаторы, нуль-органы и сумматоры, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы устройства, в него введены управляемый генератор, преобразователь частота-напряжение, фильтр нижних частот, блоки вычитания, блоки формирования модуля, причем управляемый генератор соединен с источником модулированного света и подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей, со входами блоков вычитания, со входами первого сумматора и с одним входом дискриминаторов, второй вход которых соединен с выходом первого усили6 теля, а управляющие входы других усилителей подключены к выходам дискриминаторов, выход первого сумматора через фильтр нижних частот подключен ко входам четырех последовательно соединенных блоков формирования модуля, входы двух других блоков формирования модуля соединены с выходами блоков вычитания, а выходы этих блоков формирования модуля соединены со входами вто10 рого и третьего сумматора, выходы которых соединены со входами первого из четырех блоков формирования модуля, входы и выходы которых и выходы двух блоков вычитания подключены к нуль-органам.