Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

(51) М, Кл. б 08 с 9/06 Гасударственный комитет Совета Министров СССР ао делам изооретений и: открытий(71) Заявитель Московский институт электронной техники(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД 1Изобретение относится к области аналогоцифровых преобразователей и может бытьиспользовано в автоматических системах цифрового управления,Известны фотоэлектрические преобразователи перемещения в код, содержащие источник света, измерительный и индикаторныйлимбы, фотоприемники, подключенные к усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, источник модулированного света, дискриминаторы, нуль-органы и сумматоры.К недостаткам известных устройств относится то, что они обладают относительно низкой разрешающей способностью, котораяобусловлена нестабильностью фотоэлектрических каналов и использованием резисторныхцепочек в схеме интерполяции шага растра.Цель изобретения заключается в повышении разрешающей способности фотоэлектрического преобразователя до 2 -от шага растра, в повышении быстродействия и точности работы устройства,В предлагаемом фотоэлектрическом пре.образователе перемещения в код эта цель достигается тем, что в устройство введены управляемый генератор, преобразователь частота-напряжение, фильтр нижних частот, блоки вычитания, блоки формирования модуля,причем управляемый генератор соединен с источником модулированного света и подклю 2чен к выходу преобразователя частота-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей, со входами блоков вычитания, со входами первого сумматора и с од 5 ним входом дискриминаторов, второй входкоторых соединен с выходом первого усилителя, а управляющие входы других усилителей подключены к выходам дискриминаторов. Выход первого сумматора через фильтр10 нижних частот подключен ко входам четырехпоследовательно соединенных блоков формирования модуля, входы двух других блоковформирования модуля соединены с выходамиблоков вычитания, а выходы этих блоков15 формирования модуля соединены со входамивторого и третьего сумматора, выходы которых соединены со входами первого из четырех блоков формирования модуля, входы ивыходы которых и выходы двух блоков выО читания подключены к нуль-органам,На чертеже приведена блок-схема преобразователя перемещения в код,Преобразователь содержит источник света 1, измерительный и индикаторный растро 25 вые лимбы 2 и 3, источник модулированногосвета 4, блок грубого отсчета 5, управляемыйгенератор 6, усилитель 7 опорного канала,усилители 8 - 10 с регулируемым коэффициентом усиления, к входам которых подключеныз 0 фотоприемпики 11. Выходы усплптелей 7 - 103подключены к выходам амплитудных дискриминаторов 12 - 14, к входам блоков вычитания 15 - 18, к входам преобразователя частота-напряжение 19 и к входам сумматора 20.Преобразователь также содержит схему интерполяции шага растра, состоящую из блоков формирования модуля 21 и 22 функций з 1 пр и созр, входы которых подключены к выходам блоков вычитания 15 - 18, а выходы - к суммирующим входам сумматоров 23 и 24, выполненных на пассивных элементах.Блоки формирования модуля 25 - 28 соединены последовательно (вторые входы этих блоков соединены через фильтр нижних частот 29 с выходом сумматора 20, а вход блока формирования модуля 25 соединен с выходами сумматоров 23 и 24).Схема интерполяции включает в себя также нуль-органы 30 - 36, служащие для формирования двоичного кода Грея. Входы этих нуль-органов соединены соответственно с выходами блоков формирования модуля 28, 27, 26 и 25 сумматора 23 и блоков вычитания 17 и 16.Описанное устройство работает следующим образом.Перемещение гр преобразуется растровыми лимбами 2 и 3 и фотоприемниками 11 в электрические сигналы видаУ= У 1 1+шз 1 пй+ 2 (1 - 1)1)где 1=1, 2, 3, 4 - номер фотоэлектрическогоканала,т - постоянная растрового сопряжения,У - среднее значение сигнала,которые поступают на входы усилителей 7 - 10. Дискриминаторы 13, 14 и 12определяют отклонениесигналов на выходе усилителей 10, 8 и 9 от сигналана выходе усилителя 7 ивырабатывают необходимые сигналы управленияна подстройку коэффициентов усилителей 8 - 10.Дискриминатор 14 работает следующимобразом.Электрические сигналы с выходов усилителей 7 и 8 поступают на дифференцирующиецепочки и далее на выпрямительные диоды,После выпрямления сигналы сравниваются,а разность амплитуд сигналов Уи У 1 З интегрируется в сигнал ошибок и передаетсячерез транзистор и светодиод на фоторезистор, регулирующий коэффициент усиленияусилителя 8 до тех пор, пока разность амплитуд У и Уц не будет равна нулю.При этом наблюдается три режима работы устройства: режим малой скорости изменения ср, режим большой скорости изменения сри режим средней скорости изменения ср. 4В режиме малой скорости изменения р,т. е, при низкой частоте мелькания муаровых полос, сигпал управления, поступающий на фоторезистор, вырабатывается от сравнения 5 в двух каналах амплитуд контрольного сигналаУк = - УО 81 пНО1 О где: У 0 - амплитуда контрольного сигнала,св 0 - частота контрольного сигнала,Контрольный сигнал У, вырабатываетсяуправляемым генератором 6 и с помощью источника модулированного света 4 и первых 15 двух фотоприемников 11 смешивается с сигналами УПреобразователь частота-напряжение 19управляет амплитудой контрольного сигнала У, таким образом, что чем больше ча стота сигнала У., тем меньше амплитуда УВ режиме большой скорости изменения р,т. е. при высокой частоте мелькания муаровых полос (1 - 50 кГц), сигнал управления 25 вырабатывается от сравнения амплитуд сигналов У, а управляемый генератор 6 воизоежапие биений низкой частоты в сигналеуправления с помощью преобразователя частота-напряжение 19 выключается, В этом ре- ЗО жиме корректируется неодинаковость частотных характеристик первых двух фотоприемников 11 усилителей 7 и 8.В режиме средней скорости изменения р,т. е. при частоте мелькания муаровых полос з 5 0,5 - 1 кГц, сигнал управления вырабатывается от сравнения амплитуд сигналов УиИ при этом частично корректируются частотные характеристики каналов.Аналогичным образом осуществляется 4 О подстройка усилителей 9 и 10.Сигналы с выходов усилителей 7 - 10 подаются на блоки вычитания 18, 17, 15 и 16.На выходе блоков вычитания сигналыимеют вид45И, =2 ИтЯпр+ ( - 1) ,Эти сигналы поступают на блоки форми О рования модуля 21 и 22 и затем на сумматоры 23 и 24, где формируется третий разряд двоичного кода Грея (четвертый разряд образуется путем формирования модуля аналогового сигнала третьего разряда и последую щего сдвига на величину У/4).Остальные разряды двоичного кода формируются аналогично.Предмет изобретения60Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник света, измерительный и индикаторный лимбы, фотоприемники, подключенные к усилителям с65 регулируемым коэффициентом усиления, исКорректор Л. Деннскнна Редактор Е, Семанова Заказ 7690 Изд, Ме 1659 Тираж 679 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. д, 4/5МОТ, Загорский филиал 5точик модулированного света, дискриминаторы, нуль-органы и сумматоры, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы устройства, в него введены управляемый генератор, преобразователь частота-напряжение, фильтр нижних частот, блоки вычитания, блоки формирования модуля, причем управляемый генератор соединен с источником модулированного света и подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей, со входами блоков вычитания, со входами первого сумматора и с одним входом дискриминаторов, второй вход которых соединен с выходом первого усили 6теля, а управляющие входы других усилителей подключены к выходам дискриминаторов, выход первого сумматора через фильтр нижних частот подключен ко входам четырех 5 последовательно соединенных блоков формирования модуля, входы двух других блоков формирования модуля соединены с выходами блоков вычитания, а выходы этих блоков формирования модуля соединены со входами вто рого и третьего сумматора, выходы которыхсоединены со входами первого из четырех блоков формирования модуля, входы и выходы которых и выходы двух блоков вычитания подключены к нуль-органам.15