Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

(21) 3 (22) 1 (46) 2 (72) В (53) 6 (56) П 801288/24-2 азо О. 10.84 3.05.86В. Т 81,325( реснухи вые да 1 вые юл. Ф 19 енты 2риемник тов088,8)н Л, и др. Муаровыечики положения и их,: Машиностроение,1969 13, фо ель 10 стр ер применения. с.132,ре ижно свидетельство СССР С 08 С 9/06, 1977. ско Коследонизиром толь У 720 а преобралов совпа- имается за ращении ва- оследовам положении валфазы этих сигн ко в овател ают. 3 улевое ложение пр е. Приля этитическиони жес положе ла преобразоват тельности автом инхронизио связаны ак кыми руются, сопряга 5 элеме жек темами д 3, 2 ил,ов 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код относится квычислительной технике и может бытьиспользован в системах автоматического регулирования и управления. Цельизобретения - повышение точности преобразователя за счет снижения динамической погрешности. Преобтель содержит излучатель 1подвижный и неподвижный эли 3 с дорожками 4 и 5, фото6 и 7, нуль-органы 8, 12 ирователь 9 импульсов, делитчастоты, инвертор 1 1, триггэлементы И 15 и 16, счетчикгистр 18. При вращении подвэлемента 2 формируются тривательности сигналов, синхрванные между собой. При эт1233280 40 Т = 1/2 Я6Т,= 1/2" (2+1) Я 50 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в системах автоматического регулирования и управления.Цель изобретения - повышение точности преобразователя за счет снижения динамической погрешности, возникающей при повьппенных частотах вращения вала преобразователя,На фиг. 1 представлена Функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит излучатель 1, подвижный и неподвижный кодо.15 вые элементы 2 и 3 соответственно с дорожками 4 и 5, фотоприемники б и 7, нуль-орган 8, формирователь 9 импульсов, делитель 10 частоты, инвер-20 тор 11, нуль-органы 12 и 13, триггер 14, элементы И 15 и 16, счетчик 17 и регистр 18.Преобразователь работает следующим образом.При вращении подвижного кодового элемента 2 относительно неподвижного кодового элемента 3 происходит модуляция светового потока от излучателя 1, которая воспроизводится на выходе фотоприемников б и 7 в ниде периодических сигналов. Так как элементы 2 и 3 содержат по две дорожки 4 и 5 с числом штрихов,соответственно равных И = 2 и И = 2"н 1 Я. (2 + 1), с фотоприемников б и 7 снимаются сигналы П , 11, (Фиг.2, поз,19 и 20) ц =Б зтп 2 ЯБ,= Б зт.и 2 (2" + 1)Яепериоды Т и Т которых соответственно равны гдеп=1,2,3Я - угловая скорость вращенияподвижного элемента 2, сСигнал Б предварительно преобразованный в формирователе 9 в сигнал прямоугольной формы той же частоты (поз.21), поступает ца вход делителя 10 частоты, обеспечивающего деление ца величину, равную 2", На выходе делителя О частоты формируется ис следовательность импульсов прямоугольной формы, период Т (фиг,2, поз.22) которых равенТ = 1/(2 + 1)ЯТаким образом, в преобразователе формируется три синхронизированных между собой сигнала с периодами Т6 ф Т, Т . За полный оборот подвижного элемента 2 число периодов И И И этих сигналов равноИ, = 2", И = 2 (2" +1) ф Из=(2+ 1)Для упрощения сигналы 19, 20 и 22 (фиг 2) рассмотрены для случая, когда и = 2.При вращении подвижного элемента 2 (фиг.2) сигнал с делителя 10 частоты смещается по Фазе относительно сигнала Б . При этом только в одном положении их фазы совпадают. Это положение принимается за нулевой отсчет,.При смещении на угол, равный одному шагу дорожки с числом И 1 штрихов, фазовый сцвиг 61 равен разности периодов сигнала Б и сигнала с делителя 10 частоты. При перемещении на два шага Фазовый сдвиг Ь равен удвоенной разности ( 6 = 2 п ) этих1 периодов и т. д, В общем случае при развороте на 1 целых шагов дорожки 5 элемента 2 фазовый сдвиг 3 между этими сигналами равен где 3 = 1, 2, 3.И = 2",С учетом того, что число штрихов И на дорожке 5 равно И = 2 " (2"+1) = И,. И , выражение (1) может быть представлено в виде 2561 = - (1М МИз выражении (1),(2) следует, чтов преобразователе угловому перемещению подвижного элемента 2 на ) целыхшагов дорожки 5 ставится в соответствие то же количество периодов сигнала О, с дорожки 4, которое размещается в интервале, равном фазовомусдвигу между сигналом Б 6 и сигналомс делителя 10 частоты,Из выражения (2) видно, что началоотсчета, соответствующе.е нулевому фазовому сдвигу ( й = О), будет при 3=0.Угловому перемещению на 180 соответствует условие, когда ) = 0,5 И 4,Прц ЭТОМ фа аВЬП 1 СдяИГ Л раввц ПоцОВИ15 3 1233не периода сигнала И с делителя 10зчастоты, т. е, й = П/И , в которомукладывается 0,5 И, периодов сигнала 13Угловому перемещению растра на360соответствует условие, когдаИпри этом фазовый сдвиг.д равенпериоду сигнала И с делителя 10 частоты, т,е. й = 211/М, в котором укладывается И, периодов сигнала Б,. 1 ОПозиционный съем информации обугловом перемещении относительно нулевого положения обеспечивается следующим образом.Сигналы с делителя 10 частоты иЦ подаются на входы нуль-органов 12би 8, в которых формируются импульсы23 и 24 в моменты перехода сигналовчерез нуль. Эти импульсы управляюттриггером 14, на прямом выходе которого формируется прямоугольный сигнал25, длительностью которого пропорциональна фазовому сдвигу между сигналомБ и сигналом с делителя 1 О частоты.Прямой и инверсный сигналы с триг 25гера 14 подаются на входы элементовИ 15 и 16, Импульсы с формирователя9, предварительно проинвертированные,поступают на вход нуль-органа 13.Сформированные нуль-органом 13 импульсы 26 поступают также на входы элеменЗОтов И 15 и 16. С выхода элемента И15 в счегчик 17 поступаю импульсы 27количество которых в каждом циклеизмерения равно числу целых шаговдорожки 5. Цикл измерения, равный 35периоду сигнала Б., каждый раз завершается в момент появления сигналас нуль-органа 8, который одновременно дает разрешение на стирание в регистре 18 информации об угле, произ. 40веденной в предыдущем цикле измерения,и дает разрешение на перезапись вобнуленный регистр 18 текущей информации об угле из счетчика 17.Счетчик 17 обнуляется первым импульсом 28 с элемента И 16 следующимза импульсом с нуль-органа 8. Этимсамым счетчик 17 подготавливаетсядля приема информации об угле в следующем цикле измерения. Информация 50об измеренном угле хранится в регистре 18 до момента завершения следую 280щего цикла, равного периоду сигнала Б или повороту на шаг дорожки 5,При этом динамическая погрешность в преобразователе принципиально отсутствует, поскольку фазовые и частотные соотношения между информационными сигналами Б и Ц и сигналом с делителя 10 частоты жестко завязаны сопроягаемыми системами дорожек 4 и 5 и при изменении угловых скоростей вращения вала происходит автоматическая синхронизация частот этих сигналов.Формула изобретенияФотоэлектрический преобразовательперемещения в код, содержащий оптически соединенные излучатель, подвижный и неподвижный кодовые элементы с первыми и вторыми дорожками и первый и второй фотоприемники, формирователь импульсов, инвертор, первый и второй элементы И, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый, второй и третий нуль-органы, делитель частоты, триггер и регистр, первые дорожки подвижного и неподвижного кодовых элементов выполнены с числом штрихов М, = 2", где и = 1, 2, 3 а вторые дорожки выполнены с числом штрихов М = 2 (2"+1), выход первого фотоприемника через первый нуль-орган соединен с первым входом триггера и управляющим входом регистра, выход второго фотоприемника через формирователь импульсов соединен с входами делителя частоты и инвертора, выход которого через второй нуль-орган соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход делителя частоты через третий нуль- орган соединен с вторым входом триггера, выходы которого соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы счетчика соединены с информационными входами регистра, а выходы регистра являются выходами преобразователя.1233280 га Фи. 2 ор С,Черни актор А.Саб з 2782/57 Тираж 816 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Жк 35, РауПодписноеомитета СССР ткрытиикая наб., д, Йl Проектная 4 Прои гь 26 Составитель Ю,КотовТехред О.Сопко Корр венно-полиграфическое предприятие, г,ужгоро