Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код

Авторы патента:

G08C9/06 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« 642756

Сеюэ Советскми

Свцмапмстмчжкмк

Респубпмк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 23.08.76 (21) 2399036|18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 150179. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 150179 (5%) М. Кл.

508 С 9/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Автор изобретения

О.A.Õàéíàöêèé (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

Изобретение относится к системам автоматического преобразования информации, в частности к фотоэлектрическим преобразователям перемещений в код. 5

Известен фотоэлектрический преобразователь перемещений в код, содержащий осветитель, оптическую систему, кодовую маску, фотоприемник и схему формирования сигнала fl) . Этот изве- 10 стный преобразователь имеет низкую точность преобразования, обусловленную ограниченной разрешающей способ- . ностью кодовой маски и шириной луча считывания. Наиболее близким к изоб- 16 ретению техническим. решением является фотоэлектрический преобразователь перемещений в код, содержащий последовательно расположенные осветитель, оптический блок и фотоприемник, соединенный через согласующий элемент с кодирующим блоком, блок перемещения, кинематически-связанный через редуктор с шарниром, ключ и вычислитель (2).

Однако в этом известном устройстве наличие нелинейных искажений в законе изменения-модулированного параметра выходного сигнала фотоприемника в функции от измеряемого перемещени я (вследствие несовершенства фотоприемников-анализаторов) нарушает линейную зависимость между измеряемым перемещением и числовым эквивалентом кода кодирующего блока, что приводит к прямой погрешности преобразования, кроме того, ограниченный размер рабочей поверхности фотоприемника не позволяет осуществлять измерение координаты светового штриха в большом диапазоне перемещения.

11ель изобретения состоит в повышении точности фотоэлектрического преобразователя и в увеличении рабочего диапазона измеряемого перемещения при сохранении высокой статической и динамической точности. В описываемом преобразователе это достигается. тем, что в него введены формирователь команд, трехпознционный логический элемент, оптический компенсационный элемент и кодовый датчик перемещений, причем оптический компенсационный элемент укреплен на шарнире, а вал редуктора соединен с валом кодового датчика перемещений, выходы которого подключены к одним входам вычислителя, к другим входам которого подключены первые выходы кодирующего блока

42756

3 6 и входы формирователя команд, выходы которого соответственно соединены с первым входом блока перемещения, вычислителем и с одним входом трех-. позиционного логического элемента, другие входы которого соединены со вторыми выходами кодирующего блока, выход ключа подключен ко входу формирователя команд, а выходы трехпозиционного логического элемента соединены со вторым входом блока перемещения

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема описываемого преобразователя на фиг. 2 вЂ” функциональная схема вычислителя; на фиг. 3 вЂ” функциональная схема формирователя команд.

Описываемый преобразователь содержит осветитель 1, оптический блок 2, щелевую диафрагму 3, подвижный оптический компенсационный элемент 4, фотоприемник 5, согласующий элемент 6, кодирующий блок 7, редуктор 8, кодовый датчик 9 перемещений, блок 10 перемещения, трехпоэиционный логический элемент 11, вычислитель 12, формирователь 13 команд, ключ 14 и шарнир

15. Вычислитель (см.фиг.2) содержит цифровые сумматоры 16 и 17 и блок 18 памяти. Формирователь команд, (см. фиг.З) содержит цифровые нуль-органы

19 и 20, триггер 21 и ключи 22 и 23.

Подвижный оптический компенсационный элемент 4 укреплен на шарнире 15 и кинематически связан через редуктор

8 с блоком 10 и кодовым датчиком 9.

Блок 10 подключен к выходу трехпозиционного логического элемента 11 и к выходу формирователя 13. Кодирующий блок 7 подключен к вычислителю 12 и формирователю 13. Вычислитель 12 подключен также к кодовому датчику

9 и к формирователю.13. Трехпозицион ный логический элемент 11 подключен к выходу кодирующего блока 7 и предназначен для формирования в зависимости от входного кода сигналов трех уровней вЂ” положительной, нулевой и отрицательной полярности. Оптический компенсационный элемент 4 выполнен в виде стеклянной пластины так„ что при его развороте на уголь„к,„ осуще- . ствляется линейное перемещение ЬЬ,к с иэображения оптического штриха вдоль рабочей площадки фотоприемника.

° В начальном положении оптический штрих устанавливается по середине длины рабочей (фоточувствительной) поверхности фотоприемника.

Луч света осветителя 1 через оптический блок 2 освещает щелевую диафрагму 3, изображение которого оптическим блоком проецируется через оптический компенсационный элемент 4 на рабочую (фоточувствительную) площадку фотоприемника 5. На выходе фотоприемника 5 формируется электрический сигнал, модулируемый параметр Ux которого линейно изменяется от нуля до максимального значения в заниси4ости от измеряемой координаты хо оптического штриха на рабочей площадке фотоприемника. В кадирующем блоке 7 модулируемый параметр ()„ выходного хо сигнала фотоприемника 5 линейно преобразуется в код N числовой экви5 валент которогo изменяется в пределах от N„ = 0 po N„=q при перемещен кс нии оптического штриха в пределах длины (, рабочей площадки фотоприемника 5. В начальном положении опти)О ческого штриха (оптический штрих по середине рабочей площадки) на выходе кодирующего блока 7 числовой эквивалент кода равенй„„= 9 вЂ " при этом сигнал. на выходе трехпозиционного логического элемента ll равен нулю, а блок 10 неподвижен. Код и „ кодирующего блока 7 суммируется в вычислителе 12 с кодом Z кодового датчика

9, причем в начальном положении измеряемого объекта (оптический штрих находится по середине рабочей площадки) сумма кодов датчика 9 и блока 7 (эа счет разворота кодового датчика

9) равна нулю. При смещении координаты измеряемого объекта на величину

g )(изображение оптического штриха

О смещается относительно начального положения (середины рабочей площадки фотоприемника 5) на величину ЬВ(x ), при этом на выходе кодирующего блока

7 формируется код, числовой эквивалент которого И „ увеличивается на величину а.с), пропорциональную измеряемому смещению Ь xo . При изменении кода блока 7 (при неподвижном

36 блоке 10) происходит соответствующее изменение выходного кода вычислителя

12 на величину, пропорциональную измеряемому перемещению око. Если величина смещения лагко),изображения on40 тического штриха превышает отрезок

ЬИхо)3 макс((CTQ "а д р зиционного логического элемента ll (который настраивается на порог срабатывания, пропорциональный Ь| с кс) в зависимости от направления смещения (влево или вправо) по выходному

45 коду блока 7 формируется управляющий сигнал положительной или отрицательной полярности. Управляющий сигнал включает блок 10, который, перемещаясь, через согласующий редуктор

50 8 разворачивает на угол р (xo)кодовый датчик 9 и оптический компенсационный элемент 4, который возвращает оптический штрих в зону начального положения с ошибкой ф ш, не превышаю,,„, щей по верличине отрезокк ь8

При развороте оптического компенсационного элемента 4 на угол р(к),вызванном измеряемым смещением изображения оптического штриха на величину

Ь((ко), увеличивается код датчика 9 на величину, пропорциональную (к ) и одновременно уменьшается выходной код блока / на величину перемещения

6427

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код, содержащий последовательно расположенные осветитель, оптический блок и фотоприемник, соединенный через согласующий элемент с кодирующим блоком, блок перемещения, кинематически связанный через редуктор с шарниром, ключ и вычислитель, о т л н ч а ю шийся тем, что, с .целью повышения точности и расшире Хд

20.вателя команд происходит при поступлении на вход ключей 22 и 23 разрешающего потенциала, который пропускает управляющие импульсы на вход блока

10 через ключ 22 и управляющий сигнал вЂ” на вход вычислителя 12 через ключ 23 °

Таким образом, увеличивается рабо- 5 чий диапазон преобразователя при сохранении высокой точности преобразования как в статике, так и динамике и повышается точность преобразователя в результате исключения влия- р ния нелинейных искажений в законе изменения модулированного параметра выходного сигнала фотоприемника вЂ”, анализатора на выходной код преобразователя.

1г

i) 56 в ния диапазона преобразования перемещений, в преобразователь .введены формирователь команд, трехпозиционный логический элемент, оптический компенсационный элемент и кодовый датчик перемещений, причем оптический компенсационный элемент укреплен на шарнире, а вал редуктора соединен с валом кодового датчика перемещений, выходы которого подключены к одним входам вычислителя,. к другим входам которого подключены первые выходы кодирующего блока и входы формирователя команд, выходы которого соответственно соединены с первым входом блока перемещения, вычислителем и с одним входом трехпозиционного логического элемента, другие входы которого соединены со вторыми выходами кодирующего блока, выход ключа подключен ко входу формирователя команд, а выходы трехпозиционного логического элемента соединены со вторым входом блока перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Воронцов Л.Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин.

1965, с. 23, 195.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 488232, кл. 506 К 11/00, 1974.

642756

6& пер щЕ

Составитель И.Наэаркина

Редактор Л.дворина Техред О.Андрейко Корректор П.Макаревич

Заказ 7766/49 тираж 709 Подписное

ЦНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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