SU1141576A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРА .ЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий источник света, расположенный на одной оптической оси с последо ,вательно установленными светодели;тельньи4 элементом, фокусирунщей лин;3ой , оптическим фильтром, измерительным растром, индикаторным растром , объективом и фотоприемной матрицей , расположенной под углом относительно измерительного растра и соединенной с информационными входами формирователей выходных сигналов, опорные входы которых подключены непосредственно к выходу и через резистор к опорному входу буферного усилител , расположенный Тна другой оптической оси светоделительного элемента фотоприемник, выход которо .го соединен с информационным входом буферного усилител , отличающий с   тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в не- ;го введены аналоговый сумматор, диф ференциатор , усилитель-ограничитель и инвертор, а формирователи выходных сигналов выполнены управл емыми, выход инвертора соединен с управл ющими входами формирователей выходных сигналов, выходы фотоприемной матрицы подключены к входам аналогового сумматора, выход которого соединен через последовательно соединенные дифференциатор и усипитель-ограничитель с входом инвертора. 4: О1 О)

Description

Изобретение относитсА к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  выдачи информации в дискретном виде о линейном перемещении контролируемого объект. / Известен фотоэлектрический преобфазова ель перемещени  в код с индикацией результата, состо щий из трех источников излучени , оптически св занных с отражательной оешеткой , набора линз и фотоприемников fl 3. Недостатком указанного преобразовател   влйетс  низка  точность измерени , так как он позвол ет измер ть только относительное перемещение растра. Кроме того, на результат измерени  значительно вли ет разброс темновых токов фотоприемников (неидентичное их изменение с исменением температуры), нестабильность мощност излучени  источников и т.д. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код, содержащий источник света, расположенный на одной оптической оси с последовательно установ ленными светоделительным элементом, фокусирующей линзой,оптическим фильтром , измерительным растром, индикато ным растром, объективом и фотопрйемной матрицей, расположенной под угло относительно измерительного растра и соедине.нной с информационными входами формирователей выходных сигналов, опорные входь которых подключены непосредственно к выходу и через резистор к опорному входу буферного усилител , расположенный нй другой оптической оси светоделительного эле мента фотоприемник, выход которого соединен с информационным входом буферного усилител  С21. Известный преобразователь имеет недостаточную точность измерени . Эт вызвано тем, что, чем больще оптичес кий сигнал, подлежащий преобразовани в электрический,- тем выше достоверность считывани  информации. Преобразователем осуществл етс  преобразо вание оптических комбинационных поло полученных в результате сопр жени  измерительного и индикаторного растров , в электрические сигналы. Интенсивность света в койбинацИонной оптической полосе максимальна в центре Сн тие же информации при других поло жени х измерительного и индикаторного растров, т.е. когда интенсивность света в комбинационной полосе отлична от максимальной в центре, ведет к снижению информационной точности. Цель изобретени  - повышение точности преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем что в фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код, содержащий источник света, расположенный на одной оптической оси с последовательно установленными светоделительн)1М элементом . Фокусирующей линзой, оптическим фильтром,, измерительными растром , индикаторным растром, объективом и фотоприемной матрицой, расположенной под углом относительно измерительного растра и соединенной с информационными входами формирователей выходных сигналов, опорные входы которых подключены непосредственно к выходу и через резистор к опорному входу буферного усилител , расположенньй на другой оптической оси светоделительного элемента Фотопоиемник , выход которого соединен с информационным входом буферного усилител , введены аналоговыйсумматор, дифференциатор, усилитель-ограничитель и инвертор, а формирователи выходных сигналов вьтолнены управл емыми , выход инвертора соединен с управл ющими входами формирователей выходных сигналов, выходы фотоприемной матрицы подключены к входам .аналогового сумматора, выход которого соединен через последовательно соединенные дифференциатор и усилительограничитель с входом инвертора. Совокупность введенных элементов и новых св зей позвол ет производить формирование выходных сигналов фотоэлектрического преобразовател  перемещени  в код в момент максимальной интенсивности света на входе фотоприемной матрицы, что значительно повьппает достоверность считывани  и тем самым увеличивает точность. На чертеже представлена структурна  схема преобразовател . Преобразователь содерлмт источник 1 света, светоделительный элемент 2, фокусирующую линзу 3, оптический фильтр 4, измерительный растр 5, индикаторный растр 6, объектив 7, фотоприемную матрицу 8, формирователи 9 выходных сигналов, фотоприемник 10, буферный усилитель 11, аналоговый сумматор 12, дифференциатор 13 усилитель-ограничитель 14, инвертор 15.

В фотоэлектрическом преобразователе перемещени  в код источник 1 света оптически, св зан с последовательно расположенными светоделитель:ным элементом 2, фокусирующей лин1 ЗОЙ 3, оптическим фильтром 4, изме:рительным 5 и индикаторным 6 растрами , объективом 7 и фотоприемной, матрицей 8, котора  расположена под I углом к измерительному растру; 5 и сое: динена с информационньми входами формирователей 9 выходных сигналов, а светоделительный элемент 2 оптически св зан также и с фотоприемником 10, выход которого соединен с первым входом буферного усилител  11 выход которого через второй вход подключен к опорным входам формирователей 9 выходных сигналов, информахщонные входы формирователей 9 выхо с ных сигналов подключены к входам аналогового сумматора 12, выход которого соединен через дифференциатор 13 с входом усилител -ограничител  14, выход которого подключен к входу инвертора 15, а выход последнего соединен с управл ющими входа|ми формирователей 9 выходных сигналов .

Источник 1 света представл ет собой серийно выпускаемую вакуумную лампу накаливани , светоделительный элемент 2 - плоскопараллельнзпо стек|л ннук ) пластину, оптический фильтр 3 последовательно расположенные компен|сирующий фильтр, изготовленный из фо тоштастинки, диафрагму диаметром 150 мкм, линзу с соответствующим фокусным рассто нием, фокусирующа  лин|за 3 - стандартный оптический элемент с соответствукнцим фокусньм рас- сто нием. Измерительный 5 и индикаторный 6 растры представл ют собой периодические структуры, выполненные в виде решеток, состо щих из со:вокупности линий нанесенных на поверх . ности прозрачной стекл нной пласти;ны , изготовленной из стекла марки |Ф8 и обработанной по 14-му классу точности, объектив 7 - набор линз с соответствующим фокусным р ассто нием .

Фотоприемна  матрица 8 состоит из промьшшенно выпускаемых приборов

ФД 21 КП, формирователи- 9 выходных сигналов выполнены на операционных усилител х К 140 УЛ7 со стробированием и схемах фильтраций питающих Напр жений, фотоприемник 10 представл ет собой фотодиод ФД25КП, вн йченньй в режиме линейного преобразовани  оптического сигнала в электрический , буферный усилитель 11 выполнен на интегральной схеме К 140 УД7.

Аналоговый сумматор 12 выполнен на базе операционного усилител  К 140 УД10, дифференциатор 13 - на базе прецизионного операционного усилител  153 УД5, усилитель-ограничитель 14 - на базе маломощного операционного усилител  К 140 УД 12, а инвертор 15 - логический элемент НЕ вьтолнен на бипол рном транзисторе КТ 315Б.

Преобразователь работает следующим образом.,

Световой поток, создаваемый источником 1 .света, раздел етс  в заданном отношении светоделительным эле™ ментом 2, Основна  часть светового потока, прошедша  через фокусирующую линзу 3, попадает на оптический фильтр 4, который создает равномерное распределение освещенности в плоскости, перпендикул рной оптической оси, и осуществл ет пространственнзпо фильтрацию пучка света. Затем свет поступает на измерительный 5 и индикаторный 6 растры. В результате сопр жени  растров 5 и 6 получаетс  набор оптических комбинационных полос с периодом Т, р.авным

2 sinW2

где d - период комбинационных растров; Ч - угол между растрами.

В случае параллельного расположег ни  измерительного 5 и индикаторного 6 растров период оптических Комбинационных полос

d - период измерительного растра 5;,

dj - период индикаторного peerpa 6;

ud d - dj .

S

Указанный набор полос поступает на вход объектива 7. Причем интенсив ность света оптических комбинационных полос максимальна в их центре, Информационные оптические сигналы увеличиваютс  объективом 7 и проецируютс  на фотоприемную матрицу 8. Втора  ответвленна  часть светового потока после светоделительного элемента 2.поступает на светочувстви-: тельную площадку фотоприемника 10, э тектрический сигнал с которого, пропорциональный входному оптическому сигналу, поступает на первый вход буферного усилител  11. Выходной сигнал буферного усилител  11  вл етс  опорным сигналом как рл  самого буферного усилител  11, так и дл  формирователей 9 выходных сигналов. Сигнал на управл ющих входах формирователей 9 выходных сигналов, разрешающий считывание информации, по вл етс  с выхода инвертора .15 в момент расположени  максимумов интенсивности комбинационных оптических полос напротив светочувствительных площадок фотоприемной матрицы 8. Эта синхронизаци  осуществл етс  следующим образом. Электрические сигналы с выхода фотоприемной матрицы 8 поступают на входы аналогового сумма415766

- тора 12. Сигнал с выхода аналогового сумматора 12 поступает на дифференциатор 13, после чего напр жение, соответствующее первой производной,

5 усиливаетс  и ограничиваетс  по нулевому уровню усилителем-ограничителем 14. Выходной сигнал усилител ограничител  14 инвертируетс  инвертором 15 и поступает на управл ющие

0 входы формирователей 9 выходных

сигналов, задава  тем самым моменты считывани  информации, соответствующие максимальной интенсивности входной оптической информации.

Таким образом, в предлагаемом фотоэлектрическом преобразователе перемещени  в код в отличие от известного считывание (преобразование

0 оптической информации в электрическую ) осуществл етс  в моменты максимального отношени  сигнал/шум на входе фотоприемной матрицы а, когда интенсивность оптической комбинационной полосы максимальна в центре. В. этом случае достоверность считанной информации может достигать нескольких пор дков по отношению к известному преобразователю, тем самьы повышаетс  точность преобразовател  в целом.

Claims (1)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий источник света, расположенный на одной оптической оси с последовательно установленными светоделительньил элементом, фокусирующей линзой, оптическим фильтром, измерительным растром, индикаторным растром, объективом и фотоприемной матрицей, расположенной под углом относительно измерительного растра и соединенной с информационными входами формирователей выходных сигналов, опорные входы которых подключены непосредственно к выходу и через резистор к опорному входу буферного усилителя, расположенный На другой оптической оси светоделительного элемента фотоприемник, выход которого соединен с информационным входом буферного усилителя, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в не; го введены аналоговый сумматор, диф'ференциатор, усилитель-ограничитель и инвертор, а формирователи выходных _Λ сигналов выполнены управляемыми, вы- S ход инвертора соединен с управляющими входами формирователей выходных сигналов, выходы фотоприемной матрицы подключены к входам аналогового сумматора, выход которого соединен через последовательно соединенные дифференциатор и усилитель-ограничитель с входом инвертора.

   Sil.,., 1141576

   1141576 2