Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

н j гp q ( библиотека MF,», О П И С А Н И Е („) во,оо

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистиыеских

Республик (6l) Дополнительное к авт. санд-ву (22 Заявлено 28.06.76(21} 2376980/18-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл. (,- 08 С 9/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.0.4. 78. Бюллетень № 1 (53) УДК 681.325 (088. 8) (453 Дата опубликования описания 03.05.78 (72) Авторы изобретения

В. В. Титов, A. М. Кочетков и А. П, Швед (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к области автома тики и вычислительной техники и может быть применено в системах автоматическо»

ro регулирования и. управления.

Известен фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, конденсатор, подвижный и неподвижныи растры, три фотоприемника, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 щага муаровой полосы, дифференпиальвый усилитель, входы которого соединены с выходами фотоприемников, трансформатор Скот та, входы которого соединены с выходами дифференпиального усилителя, и пять поляризованных дискриминаторов, входы которых со динены с выходами трансформатора Скот та (1). Его недостатком является сложность и невысокая точность.

Известен фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, коллимационную линзу, подвижный растр и пять неподвижных растров, которые сдвинуты относительно друг друга на 1/5 шага, пять фотоприемников, ответв» ляющиеся линии с различными коэффипиентами усиления, входы которых соединены с выходами фотоприемников, пять аналоговых усилителей, входы которых соединены с выходами ответвляющихся линий, пять усилителей, входы которых соединены с выходами аналоговых усилителей, пять формирователей импульсов, входы которых соединены с выходами усилителей, и электронный логический блок, входы которого соединены с

10 выходами формирователей импульсов |2j.

Его недостатком является сложность и значительная погрешность.

Наиболее близким по техническому реше-. нию к предлагаемому является фотоэлектриl5 ческий преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, оптически связанный через коллимационную линзу, подвижный и неподвижный растровые элементы с четырьма фотоприемниками, выходы котс 20 рых попарно подключены к двум дифференпттальным усилителям, выходы дифференциальных усилителей подключены к входам суммирующе- .вычитающего блока, четыре формирователя, выходы которых подключены к

25, блоку формирования импульсов приращений, 604020 а входы двух формирователей соединены с выходами суммируют-вычитаюшего блока (31. На выходе дифференциальных усилитеп и получают сигналы Q u U со сдвигом относительно друг друга на 90 эл. град.

Су:мируюше-вычитающий блок формирует сигналы U =U +UZ и U<= ц - Й>, соответственго сдвинутые относительно сигналов U<, U r.à» 45 эл. град. Так образуется система П„3>, U>, U, сдвинутых 10 относительно друг друга на 45 эл. град.

Далее, после предварительного усиления, сигналы О„, U, U, Цч, поступают на четыре формирователя, каждый из которых форк ирует два противофазных сигнала прямоу- 15 гольной форкы. Система из четырех пар при..оугольных противофазьых сигналов подается на блок формирования импульсов прирашений, который формирует последовательность из восьми импульсов при перемещении 20 подвижного растрового элемента преобразователя на один шаг и определяет направление углового перел ещения .

Точность этого преобразователя практически голностью определяется тем, насколько точно обеспечен фазовый сдвиг в

90 эл. град. между сигналами0 и Ц на выходе дифференциальных усилителей. Однако известно, что наличие инструментальных допусков при выставке фотоприемников относительно друг друга со сдвигом на 1/4 шага муаровой полосы, наличие ошибок изготовления растровых элементов и их установки, а также в результате влияния угловой опертуры и непараллельности светового потока осветительных систем и многих других факторов в реальных конструкциях фотоэлектрических преобразователей всегда будут иметь место фазовые погрешности, которые приводят к тому, что фазовый сдвиг между 40 сигналами U< v. U «е будет равен 90 эл. грац, и, как следствие, фазовые сдвиги между сигналами и U, U>v U, U< и б не будут равны 45 эл. град.

Это обстоятельство приводит к неравно45 мерной интерполяции шага растра на 8 частей, т.е. к ошибке преобразования ..

Жлью изобретения является повышение точности преобразования путем устранения

50 влияния фазовых погрешностей входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен дополнительный суммирующе Вычитаюший блок ВхОды ко : торого подключены к выходам основного суммируюше-вычитающего блока, а выходы к входам третьего и четвертого формирователей.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит источник 1 света, коллимационную линзу 2, подвижный

3 и неподвижный 4 растровые элементы, четыре фотоприемника 5 - 8, два дифференциальных усилителя 9 и 10, суммируюше-вычитающий блок 11, дополнительный суммирующе-вычитающий блок 12, четыре формирователя 13 - 16, блок 17 формирования импульсов приращений.

При угловых перемещениях подвижного растрового элемента 3 относительно неподвижного 4 на фотоприемники 5 - 8 поступает промодулированный растровым сопряжением световой поток от источника 1 через коллимационную линзу 2. Выходы фотоприем ников 5, 7 и 6, 8, сигналы с которых находятся в противофазе, попарно подключены к входам дифференциальных усилителей 9 и

10. На выходах дифференциальных усилителей 9 и 10 формируются сигналы 0 и Ugcr«« нусоидальной формы без постоянной составляющей, при этом фазовый сдвиг "J этих cm» налов из-за различных погрешностей может значительно отличаться от 90 эл. град.

Сигналы U u 0 подаются на вход сумми1 рующе-вычитаюшего блока 11, в котором производятся операции сложения и вычитания этих сигналов и выравнивание по ампли- туде полученных в результате этих операций., сигналов. Таким образом, на выходе блока

11 формируются два синусоидальных сигнала U, U одинаковой ак плитуды и сдвинутые по фазе на угол, равный 90 эл. градусам.

Сигналы ф и Оцс выхода суммирующе-вы читающего блока 11 одновременно по двум каналам поступают на входы формирователей

14, 16 и на входы суммирующе-вычитающего блока 12. После выполнения операции сложения и вычитания сигналов 0 и U, на выходах блока 12 получают также два сигнала1Б и U ñèíóñîèëàëüíîé формы и равной амплитуды, фазовый сдвиг между которыми, как и в первом случае, равен 90 эл. град.

Сигналы О иб сдвинуты по фазе относитель но сигналов Ц @U< соответственно на угол

45 эл. град..Сигналы с выхода суммируюше-Вычитающего блока 12 поступают на входы формирователей 13 и 15.

Каждый из-формирователей 13 и 16 формирует по два противофазных сигнапа прямоугольной формы.

Таким образом с выходов формирователей

13 - 16 снимается система из четырех пар прямоугольных противофазных сигналов, сдвинутых, по пространственной фазе ровно на

4S эл. град. Эти сигналы поступают на вход блока 1 7, в котором формируется последовательность из восьми счетных импульсов при перемещении подвижного растра на один

604020

Составитель А. Смирнов

Редактор Г. Кисилева Техред Н, Бабурка Корректор С. Гарасиняк

Заказ 2100/42 Тираж 753 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035> Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 >Ф ФИ ФЭ» а 4

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, шаг и определяется направление перемещения.

В результате в таком преобразователе устраняется влияние погрешностей фазировки входных сигналов на равномерность интерполяции шага растра, чем достигается более высокая точность преобразования по сравне нию с прототипом.

При этом для получения высокой точности не требуется прецизионной выставки фотоприемников со сдвигом относительно друг друга в 1/4 шага муаровой полосы, прецизионной взаимной выставки растров, сложной оптической системы в осветителе для

I фоол:ирования параллельного потока излучения через растровое сопряжение и ее регулиров» ки.

Все это дает возможность создавать более простые конструкции преобразователя, значительно сокращает время на его регулировку, а следовательно, стоимость преобразователя.

Экономический эффект преобразователя определяется его техническими преимушест вами

Фор ула изобретения

Фотоэлектрическии преобразователь пер мещения в код, содержащий источник света. оптически связанный через коллимационную линзу, подвижный и неподвижный растровые элементы с четырьма фотоприемниками, выходы которых попарно объединены и через соответствующие дифференциальные усилители подключены к входам суммирующе-вычитающего блока, четыре формирователя, вы,ходы которых подключены к блоку формирования импульсов приращений, входы двух формирователей соединены с выходами суммирующе-вычитающего блока, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точ- . ности преобразователя, в него введен дополнительный суммируюше-вычитающий блок, входы которого подключены к выходам основного суммирующе-вычитающего блока, а выходы — к входам третьего и четвертого формирователей.

20 Источники информации, принятые во вни-. мание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 1266001, кл. 42тц3

5/00, 1964.

2. Патент США № 3371335, кл. 5 340 347, 27.02,68.

3, Патент Великобритании. ¹ 1087165, кл. &-4 Н, 15.10. 1967.