Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Ш Н 03 М 1/2 ч ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4-ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электроники АН Белорусской ССР(56) 1, Заявка Великобритании155441, кл. б 01 В 11/14, 1980.2, Авторское свидетельство СССР по заявке3637504/24, 1984.(54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержавший оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и второй компараторы, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которого соединен с вторым выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены светофильтр. ЯО 114940 первый и второй интеграторы, вторая фотолинейка с делениями, второй делитель частоты, вторая фотолинейка с делениями сдвинута относительно первой на величину Т = 1/2 Т, Тд/Т - Т где Т, Т - периоды делений фотолинейки и растра соответственно, выходы первой и второй фото- линеек с делениями соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом первого компаратора и входом второго компаратора, первый, третий и четвертый выходы генератора соединены с входами опроса первой и второй фотолинеек, третий выход генератора соединен, кроме того, с входом первого делителя частоты, выход которо- Е го соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен через второй делитель ф Г частоты с входом управления счетчика точ- С ного отсчета, а светофильтр установлен между блоком излучателей и растром. 2. Преобразователь по и. 1, отличающийся тем, что коэффициент деления первого делителя частоты равен 0,75 Т/Т,.соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которо 30 35 го соединен с вторым выходом генератора,а также блок стробирования, элемент ИЛИ, ;-:торой и третий генераторы 2.Однако известный преобразователь от."ичается недостаточной надежностью из-за низкой помехозащищенности от оптических 40 и электрических помех. Освещение растра излучением в широком спектральном диапазоне снижает контраст оптического изображения, что ведет к уменьшению отношения сигнал шум на выходах фотолинеек и, следовательно, увеличивает вероятность 45 ошибки. Кроме того, любая кратковременная помеха (длительность которой равна и (или) меньше выходного сигнала фотолинеек), появившаясяв момент формирования отсчетов в преобразователе, может вызвать ложн50 ныи импульс и привести к ошибке.Цель изобретения - повышение надежности за счет увеличения помехозащищенности преобразователя перемещения в код.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, со держащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выдачи информации в дискретном виде о линейном перемещении контролируемого объекта.Известен преобразователь перемещений в код, состоящий из оптически соединенных источника излучения, двух детекторов, формирователя сигналов, усилителя, подключенного к выходам детекторов и аналого-цифрового преобразователя 1).10Недостатком преобразователя является низкая надежность. Это вызвано тем, что информация о перемещении преобразователя извлекается из сравнения двух аналоговых сигналов. При этом неизбежно влияние 15 дестабилизирующих факторов (изменение температуры окружающей среды, деградация электронных элементов и т.д.) на результат измерения. Более того, поскольку в преобразователе непосредственно измеряется разность сигналов на выходах фотопри емников, то это ведет к существенному влиянию нестабильности интенсивности источника излучения на результат измерения.Наиболее близким х изобретению по технической сущности является преобразователь перемещения в код, содержащий оптически соединенные блок излучателей, растр, первую фотолинейку с делениями, первый делитель частоты, первый и второй комп араторы, выход первого комп аратора второй компараторы, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента И, выход второго компаратора соединен с входом управления счетчика грубого отсчета, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора, счетчик точного отсчета, информационный вход которого соединен с вторым выходом генератора, введены светофильтр, первый и второй интеграторы, вторая линейка с делениями, второй делитель частоты, вторая фотолинейка с делениями сдвинута относительно первой на величину Т = 1/2 Т, 1; /Т - Т где Т Т - периоды делений фотолинейки и растра соответственно, выходы первой и второй фото- линеек с делениями соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен с вторым входом первого компаратора и входом второго компаратора, первый, третий и четвертый выходы генератора соединены с входами опроса первой и второй фотолинеек, третий выход генератора соединен, кроме того, с входом первого делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен через второй делитель частоты с входом управления счетчика точного отсчета, а светофильтр установлен между блоком излучателей и растром,Причем коэффициент деления первого делителя частоты равен 0,75 Т/Т,.В изобретении совокупность введенных элементов и новых связей позволяет повысить отношение сигнал/шум в оптическом изображении и точность точного отсчета за счет выделения временных интервалов счета импульсов сдвинутых фотолинеек.На чертеже представлена структурная схема преобразователя перемещения в код.Устройство содержит блок 1 излучателей, светофильтр 2, растр 3, генератор 4, фотолинеек 5 и 6, интеграторы 7 и 8, компаратор 9, элемент И 10, делитель 11 частоты, компаратор 12, счетчик 13 грубого отсчета, счетчик 14 точного отсчета, делитель 15 частоты.В преобразователе блок 1 излучателей оптически соединен через .светофильтр 2 и растр 3 с фотолинейками 5 и 6, входы фотолинеек 5 и 6 подключены к выходам опроса генератора 4, а выходы их через интеграторы 7 и 8 соединены с входами компаратора 9, выход которого через элемент И 10 и делитель 15 подключен к информационному входу счетчика 14 точного отсчета, вход управления которого соединен с дополнительным выходом генератора 4, информационный вход счетчика 13 грубого отсчета подключен к первому выходу опроса генератора 4, а вход управления - к выходу компаратора 12, информационный вход которого соединен с выходом интегратора 8, второй выход опро50 разователя 3са генератора 4 через делитель 11 соединен с одним из входов элемента И 10.В конкретном исполнении блок 1 излучателей представляет собой лампу накаливания; светофильтр 2 - многослойную систему из оптического стекла, состоящую из диэлектрических зеркал, растр 3 - периодическую структуру, состоящую из темных и светлых полос, выполненных на стекле методами фотолитографии, фотолинейки 5 и 6 - приборы с зарядовой связью (ПЗС), интеграторыи 8 выполнены на базе серийно выпускаемых операционных усилителей К 140 УД 5, компараторы 9 и 12 выполнены на микросхемах 521 СА 1, элемент И 10 - представляет собой двухвходовой ТТЛ-элемент И, делители 11 и 15, счетчики 13 и 14 выполнены на цифровых интегральных схемах 155 серии.Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.Из блока 1 излучателей свет заданного диапазона длин волн (0,6 - 0,8 мкм), выделенный светофильтром 2, поступает через растр 3 на фотолинейки 5 и 6, которые сдвинуты друг относительно друга. В исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть делений фотолинейки 6. Остальная часть делений фотолинейки 6 и деления фотолинейки 5 вместе с растром 3 образуют комбинационную решетку с периодом, равнымГ Т 1 ТьТг -Тгде Т, - период фотолинеек 5 и 6, Т - период растра 3.При смещении растра 3 формируется точный отсчет счетчиком 14 следующим образом. Сигнал с дополнительного выхода генератора 4 поступает на управляющий вход счетчика 14 точного отсчета. С выхода опроса генератора 4 подаются сигналы на фотолинейки 5 и 6, Одновременно сигнал с выхода опроса поступает на вход делителя 11, коэффициент деления которого выбирается авным Рз Тд.с тем, чтобы задать временные интервалы счета импульсов, поступающих с выхода компаратора 9. Электрические сигналы с выходов фотолинеек 5 и 6, сдвинутых друг относительно друга на 1/2 Т комбинационной решетки, поступают на интеграторы 7 и 8. Проинтегрированные интеграторами 7 и 8 сигналы поступают на входы компаратора 9. С выхода последнего импульсы через элемент И 10 поступают на делитель 15, Коэффициент деления делителя 15 выбирается равным числу комбинационных полос, укладывающихся на фотолинейках 5 и 6. Таким образом, производится статистическая обработка, т.е. подсчитывается число элект.- рических импульсов, соответствующих светлой части комбинационной полосы, попадающей во временные интервалы счета; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Как только происходит смещение растра 3, на долю периода соответственно смещается и комбинационная полоса, а это приводит к изменению числа импульсов, поступающих в заданный временной интервал счета импульсов, и счетчик 14 отсчета дает отсчет доли комбинационной полосы.Грубый отсчет формируется счетчиком 13 следующим образом. Сигнал с выхода опроса поступает на счетный вход счетчика 13 грубого отсчета, тем самым в каждом такте опроса фотолинеек 5 и 6 происходит изменение состояния счетчика 13 грубого отсчета. Каждый сигнал с выхода интегратора 8, поступающий на информационный вход компаратора 12 и превосходящий по амплитуде опорное напряжение И появляется на выходе компаратора 12, поступает на вход управления счетчика 13 грубого отсчета и сбрасывает его в нулевое состояние. Поэтому после опроса последнего освещенного деления фотолинейки 6 счетчик 13 грубого отсчета сбрасывается в ноль. Опрос затемненных делений фотолинейки 6 не приводит к сбросу счетчика 13 грубого отсчета, так как на его вход управления поступают сигналы, а на счетный вход поступают импульсы опроса и в счетчике 13 грубого отсчета накапливается число, равное количеству делений фотолинейки 6, закрытых темным краем растра 3. Таким образом, часть освещенных делений фотолинейки 6 используется для получения точного отсчета, а количество делений затемненных - для получения грубого отсчета. Оба отсчета получаются за один цикл опроса фотолинеек 5 и 6.Изобретение позволяет повысить надежность преобразователя за счет увеличения его помехозащищенности. В преобразователе благодаря введению светофильтра 2 улучшается отношение сигнал/шум и, тем самым, точность преобразования оптической информации в электрическую. Смещение фотолинеек 5 и 6 друг относительно друга на полпериода Т комбинационной решетки позволяет повысить помехозащищенность от влияния дестабилизирующих факторов, таких как изменение мощности излучения блока 1 излучателей освещения, разброс параметров фотолинеек 5 и 6, изменение их параметров при изменении температуры окружающей среды и т.д,Таким образом, изобретение позволяет увеличить помехозащищенность и тем самым способствует повышению надежности преобПредлагаемое устройство целесообразно применять в измерительной технике, автоматических системах управления, а также в вычислительной технике. В частности оно может быть использовано в качестве датчика , встроенного весоизмерительного устройства на большегрузных автосамосвалах.