SU1378058A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам фотоэлектрического преобразовани  механических перемещений в цифровой код и может быть использовано в машиностроении в системах управлени  аппаратами и установками. Целью изобретени   вл етс  повьпаение разрешающей способности преобразовател . Цель изобретени  достигаетс  за счет того, что в фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код, содержащий генератор 1 импульсов, преобразователь 17 фаза - код, источннк 4 трехфазного напр жени , три излуча тел  14-16, кодовую маску 5, фотоприемник 7, формирователь 8 импульсов и регистр 11, введены триггер 12 и счетчик 13, кодова  маска 5 выполнена в виде равномерньгх чередующихс  прозрачных 6 и непрозрачных участков, а излучатели 14-16 расположены под углом друг к другу, причем их оптические оси лежат в одной плоскости и пересекаютс  на чувствительной поверхности фотоприемника 7, а кодова  маска 5 расположена в плоскости касани  границ телесных углов световых потоков излучателей 14-16. Формирование кода в пределах шага кодовой маски 5 осуществл етс  заполнением временного интервала, пропорционального сдвигу фазы между опорным сигналом и сигналом фотоприемника 7, импульсами генератора 1 импульсов, а число шагов кодовой маски 5 подсчитываетс  счетчиком 13. 2 з.п. ф-ль, 3 ил. ГЗ (Л САЭ 1 С О ел 00

Description

..1.J

Фи«.Г

Изобретение относитс  к устройствам фотоэлектрического преобразовани  механических перемещений в цифровой код и может быть использовано в машиностроении в системдх управлени  аппаратами и установками, : Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности преобразовател ..

На фиг.1 изображена функциональна  схема преобразовател ; на фиг.2 - оптическа  схема преобразовател ; на фиг.З - пример вьтолнени  формировател  трехфазного синусоидаль ного напр жени 

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты и формирователь 3 трехфазного синусоидального напр жени , образующие источник 4 трехфазного напр жени , кодовую маску 5 с прозрачньтми участками 6, фотоприемник 7, формирователь 8 импульсов, RS-триггер 9, счетчик 10

импульсов, регистр 11, триггер 12, счетчик 13, излучатели 14-16, RS- триггер 9 и счетчик 10 импульсов образуют преобразователь 17 фаза - код, выходы 18 регистра 11 и выходы 19 счетчика 13  вл ютс  выходами преобразовател , формирователь 3 трефазного синусоидального напр жени  содержит одновибраторы 20 и резонансные усилители 21, каждый из которых вьтолнен на транзисторах 22 и 23, резисторах 24-27, конденсаторе 28 и дросселе 29,

Маска 5 расположена в плоскости 30 (фиг.2), в которой телесные

Q

5

0

5

0

5

настроены на частоту F 1/Т (Т - период следовани  входных 1гмпульсов). Возможно применение формировател  3 трехфазного синусоидального напр жени , построенного на основе счетчика импульсов, цифроаналоговых преобразователей и программируемых запоминающих устройств, задающих синусоидальные функции со сдвигом О, 120 и. 240.

Фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код работает следующим образом.

Тактовые импульсы частотой F с генератора 1 поступают через делитель 2 частоты на формирователь 3 трехфазного синусоидального напр жени . Делитель 2 частоты понижает частоту в К раз. Формирователь 3 формирует три напр жени  синусоидальной формы частотой F FI:К, сдвинутые один относительно другого по фазе на 120.

Этими напр жени ми запитываютс  излучатели 14 - 16, на которые подаетс  также посто нное напр жение начального смещени  (например, с формировател  3). В качестве излучателей 14-16-могут быть использованы излучающие полупроводниковые диоды. Световые потоки 31-33 поступают через прозрачные участки 6 маски 5 на фотоприемник 7. При отсутствии маски 5 и при равенстве амплитуд перемещенных составл ющих световых потоков 31-33 переменна  составл юща  суммарного светового потока равна нулю. Маска 5 перекрывает частично световые пото

углы световых пзгчков 31 - 33 соприка-40 и 31-33. В результате в суммарном

саютс  друг с другом и далее в направлении к фотоприемнику 7 смещива- ютс .

Прозрачные участки 6 кодовой маски

5 выполнены в виде щелей пр моуголь- д фазе одного из напр жени  формирова- ной формы. Ширина щелей равна шири- тел  3, т.е. по отношению к тактовым не непрозрачных участков между ними,т.е. импульсам делител  2 частоты. При половине шага L маски 5. Перемещение маски 5 происходит в направлении,

о «

50

перпендикул рном оптической оси излучател  15. Перед фотоприемником 7 может устанавливатьс  диафрагма 34 дл  регулировани  ширины объединенного светового пучка.

Два вибратора 20, и 20 (фиг.З) формируют импульсы длительностью 1/3 Т, три одновибратора 20 - 20j формируют импульсы длительностью 1/2 Т, три резонансных усилител  21

55

перемещении маски 5 происходит перераспределение долей световых потоков 31-33, поступающих на фотоприемник 7.

В результате вектор переменной составл ющей суммарного светового потока поворачиваетс , т.е. сдвиг фазы (f измен етс . Сдвиг фазы (f измен етс  от О до 360 ° при перемещении маски 5 на один шаг L, причем сдвиг фазы пропорционален величине линейного перемещени  маски 5.

световом потоке, поступающем на фотоприемник 7, по вл етс  переменна  составл юща  с частотой F и сдвигом фазы I/ по отнощению к начальной

фазе одного из напр жени  формирова- тел  3, т.е. по отношению к тактовым импульсам делител  2 частоты. При

перемещении маски 5 происходит перераспределение долей световых потоков 31-33, поступающих на фотоприемник 7.

В результате вектор переменной составл ющей суммарного светового потока поворачиваетс , т.е. сдвиг фазы (f измен етс . Сдвиг фазы (f измен етс  от О до 360 ° при перемещении маски 5 на один шаг L, причем сдвиг фазы пропорционален величине линейного перемещени  маски 5.

Суммарньй световой поток преобрауетс  фотоприемником 7 в электричесий сигнал, из которого формироватеем 8 импульсов формируютс  импульсы, г ронт которых совпадает с начальной азой суммарного светового потока. Временной интервал между импульсами елител  2 и формировател  8 пропорционален сдвигу фазы (и , следова- ю тельно, пропорционален смещению аски 5 на доли шага Lo

Измерение временного интервала, т.е. сдвига фазы в пределах О - 360°, производитс  следующим образом. Им- 15 пульсы с делител  2 включают RS- триггер 9, а импульсы с формировател  В его выключают. Во включенном состо-  нии RS-триггера 9 сигнал с его выхода , подаваемый на разрешающий 20 вход счетчика 10, разрешает счет им- пульсов с генератора 1. Перед началом счета счетчик 10 сбрасываетс  в ноль . импульсом с делител  2. По окончании счета содержимое счетчика 10 перепит- 25 сываетс  в регистр 11 импульсом с формировател  В, Измерение сдвига фазы в пределах О - 360 , т.е. в пределах шага маски 5, повтор етс  с частотой F. Результат измерени  хра ЗО нитс  в регистре 11 и обновл етс  в . конце каждого измерени . Содержимое регистра 11 считываетс  с выходов 1В. Максимальное число, записываемое в регистр 11, равно коэффициенту делени  делител  2 частоты.

Таким образом, дискретность отсчета сдвига фазы (т.е„ дискретность отсчета смещени  маски 5) определ етс  : коэффициентом К делени  до делител  2 частоты.

Смещение маски 5 на целые шаги L измер етс  следующим образом. При изменении сдвига фазы от О до 360° содержимое регистра 11 измен етс  45 от О до К, проход  значени  W, и N, , где N, - интервал чисел в пределах, например, от О до О,2К, интервал чисел в пределах, например, от 0,5 К до 0,8 К. При проходе п содержимого регистра 11 через уровень N, сигнал с его соответствующего вькода включает триггер 12, а при проходе через уровень N , сигнал с его соответствующего выхода выключает триггер 12. При выключении триггера 12 сигнал с его выхода измен ет содержимое счетчика 13 на единицу. Примененный принцип управлени  триг35

55

5 0 5 О

о

5 п 5

5

гером 12 уровн ми N, и N,, исключает многократное срабатывание триггера 12 при проходе содержимого счетчика 10 через ноль (сдвиг фазы измен етс  со значени  около 360° на значение около О ), т,е, исключает запись лишних единиц в счетчик 13, Сброс счетчика 13 и задание направлени  счета (сложение или вычитание) производитс  по сигналам от внешних устройств. Результат измерени  снимаетс  с выходов 19 счетчика 13,

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом преобразовател  фаза - код и с, входом источника трех1фазного напр жени , первый, второй и третий выходы которого соединены с входами первого, второго и третьего излучателей, оптически соединенных через св занную с контролируемым обьектом кодовую маску с входом фотоприемника, выход которого через формирователь импульсов. соединен с вторым входом преобразовател  фаза - код, третий вход которого подключен к четвертому выходу источника трехфазного напр жени , выходы соединены с информационными входами регистра, отличающийс  те, что, с целью повышени  разрешающей способности преобразовател , в него введены триггер и счетчик, кодова  маска выполнена в виде равномерных чередующихс  прозрачных и непрозрачных участков, а излучатели расположены под углом друг к другу, их оптические оси расположены в одной плоскости, примем точка пересечени  оптических осей излучателей расположена на чувствительной поверхности фотоприемника, а кодова  маска расположена в плоскости касани  границ телесных углов световых потоков излучателей перпендикул рной плоскости расположени  оптических осей излучателей, выход формировател  импульсов соединен с управл ющим входом регистра, первый и второй выходы которого соединены с входами триггера, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого и остальные выходы регистра  вл ютс  выходами преобразовател 
2. 2. Преобразователь по п,1, о т - личающийс  тем, что истюч- ник трехфазного напр жени  содержит делитель частоты и формирователь трехфазного синусоидального напр жени , выходы которого  вл ютс  первым, вторым и третьим выходами источника трехфазного напр5гаени , входом кото- рого  вл етс  вход делител  частоты, выход которого соединен с входом формировател  трехфазного синусоидального напр жени  и  вл етс  четвертым выходом источника трехфазного напр жени 
3. 3. Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что преобразователь фаза - код содержит RB- триггер и счетчик импульсов,, счетный вход и выходы которого  вл ютс  соответственно первым входом и выходами преобразовател .фаза - код, вторым Входом которого  вл етс  R- вход RS-триггера, выход которого соединен с управл ющим входом счетчика импульсов, S-вход RS-триггера соединен с входом обнулени  счетчика импульсов и  вл етс  третьим входом преобразовател  фаза - код.

   1 Гзз

   Фиг. г

   I Г I

   Й

   иг i

   Фиг.З