Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А 1 2 09) 4,Н 03 ер. бъекто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Воронцов Л.М. Фотоэлектрически системы контроля линейных величин. М.: Машиностроение, 1965, с. 229-23Авторское свидетельство. СССР У 597275, кл. О 08 С 9/06, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к област автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения механических перемещений. С целью упрощения и повышения надежно ти преобразователя, содержащего ска нер, экранирующую маску, жестко со диненную с о м, группу фотопри емников, введены блок синхронизации,два синхронизирующих фоторезистора,последовательно соединенные усили"тель, дифференцирующий элемент, счетчик и регистр, а экранирующая маскавыполнена в виде пластины с клиновидной прорезью. Сканер формирует е узконаправленный луч в плокости, ппендикулярной направлению перемеще, ния экранирующей маски, образующиеклиновидной прорези которой.ограничивают доступ светового потока луча ксветочувствительной поверхностифоточувствительного элемента. После- и довательная засветка фотоприемниковфоточувствительного элемента вызывает ступенчатое нарастание тока вцепи общего сопротивления нагрузки с- Затем, после усиления, осуществляется выделение фронтов указанногое- тока дифференцирующим элементом и5 1 О 15 20 25 30 35 40 ла,45 50 55 Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и можето .быть использовано для измерения механических перемещений.Целью изобретения является упрощение и повышение надежности преобразователя перемещения в код.На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы; поясняющие работу устройства,.Перобразователь содержит сканер1, экранирующую маску 2, жестко соединенную с контролируемым объектом (не показан), синхронизирующие фоторезисторы 3 и 4, выполненные в виде узких полос и расположенные в непосредственной близости от отсечных кромок клиновидней прорези 5 маски 2, базовый фоточувствительный элемент 6, электрическая часть которого выполнена в теле монокристалла кремния в виде группы равноотсто ящих на величину а 1, последовательно расположенных и параллельно соединенных фотоприемников 7, блок 8 синхронизации, усилитель 9, дифференцирующий элемент 10, счетчик 11, регистр 12.Преобразователь работает следую-, щим образом. Сканер 1 формирует узконаправленный сканирующий луч и разворачивает его в плоскости сканирования симметрично относительно оси 0-0 с частотой, значительно превышающей наибольшую возможную частоту колебаний контролируемого объекта. При этом фокусировка луча осуществляется так, что в своем поперечном сечении в плоскости размещения фотоприемников симметрично относительно оси 0-0 он представляет собой прямоугольник с резкими переходами от света к тени по малым сторонам и протяженностью в плоскости сканирования, превышающей величину макси.мального расстояния между образующими прорези 5 маски 2 с учетом ,линейных размеров фоторезисторов 3 и 4. Сформированный таким образом луч.света направляется на экранирующую маску 4, отсечные кромки которой расположены с минимально возможным зазором ьЬ относительно светочувствительной поверхности базового Фоточувствительного элемента 6 и в то же время отстоят от сканера 1 на расстояние Ь, при этом Ь ) 6 Ь. Образующиеклийовидной прорези 5 ограничивают доступ светового потока к светочувствительной поверхности элемента, 6 в линейной связи с измеряемым перемещением.Работа устройства при движении светового пятна в направлении Ч (фиг. 1).По мере движения пятна, начиная с момента времени С, (Фиг. 2), происходит быстрая засветка части рабо- чей поверхности синхронизирующего фоторезистора 3. При этом в цепи последнего возникает импульс фотото" ка , . Передним фронтом этого импульса через блок 8 синхронизации осуществляется сброс содержимого счетчика 11 числа ведущих импульсов. По прошествии некоторого интервала времени , величина которого зависит от конструктивного исполнения устройства, частоты сканированияи текущего положения маски 2, начинает"ся процесс последовательной засветкирасПоложенных с шагом А.1 фотоприемников, для которых справедливо условие ь 1.ь г, где Ь г - протяженность зон Р - П -переходов в плоскости сканирования. Следствием этогопроцесса является ступенчатое нарастание тока в цепи общего для всех фотоприемников активного сопротивления нагрузки и соответствующее изменение выходного сигнала П (Фиг.2),который подается на вход усилителя 9.Усиленный сигнал поступает на вход дифференцирующего элемента 10, который осуществляет выделение его Фронтов, импульсы с выхода этого элемента подаются на вход счетчика 11, который осуществляет подсчет их чисТаким образом, по завершении засветки всех диодов, доступных для светового потока при данном, текущем,положении маски 2, под и счетчика 11 отказывается линейно связанным с величиной контролируемого перемещения Б, поскольку Ь =сопзС, Б=Кп ь., где К - коэффициент пропорциональности, определяемый углом между образующими клиновидной прорези 5. Иаксимальная погрешность 6 Я обусловлена неравеством 6 1ьг и может достигать величины йБ =21.ЬТ. Считая некоторое время 7 с момента засветки последнего, доступного для евето35 вого пятна фотоприемника, определяемого теми же факторами, что и вмомент 1 происходит быстрая засветка части рабочей поверхности синхронизирующего фоторезистора 4, при этом возникает импульс фототока хРч. ф передним фронтом которого через блок синхронизации разрешается перезапись кода счетчика 11 в регистр 12, служащий для хранения и выдачи внешнему. 1 О ,потребителю информации о. текущем зна. чении контролируемого перемещения 5.В интервале времени А 1 = 1 -1 (фиг 2) осуществляются полная зас.ветка доступных фотоприемников и 15 процессы, аналогичные интервалам%у 1 и ь . Начиная смомента времени 1з ф вследствие дальнейшего перемешения светового луча в направлении О , происходит быстрое затемнение фоторе зистора 3, вызывающее скачок фото- тока д, , который вызывает на выходе блока 8 синхронизации команду, переводящую усилитель 9 в режим инвертирования, а также импульс обнуления 25 счетчика 11. Через время с начинает 1 ся процесс последовательного затемнения фотоприемников так же, как и процесс засветки, формирующий сту"пенчато изменяющийся сигнал11Й. 30 Усилитель 10 в этом случае работает в режиме инвертирования и обеспечивает счет импульсов счетчиком 11.Скачок фототока д возникает в реЧзультате затемнения соотцетствующего синхронизующего фотореэистора 4 илспустя времяпосле затемнения последнего доступного фотоприемника, т.е. в момент 1 вызывает перезапись кода счетчика 11 в регистр 12.При обратном движении световоголуча в направлении О в процессе сканирования описанная последовательность состояний элементов устрой. ства полностью повторяется.Информация о текущем значении величины перемещения поступает на выход. устройства с частотой, вдвоепревышающей частоту сканирования,и не зависит от показателей качества развертки, что позволяет значительно упростить техническую реализацию сканера.Зкранирующая маска может быть выполнена в виде неподвижной отсечнойкромки и вращающегося диска с образующей в виде части спирали Архимеда,что позволит измерять угловое положение вала,Формула и з о б р е т е н и яПреобразователь первмещения в код, содержащий сканер, экранирующую маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упро" щения и повышения надежности преобразователя, в него введены блок синхронизации, два синхронизирующих фоторезистора, выполненных в виде полос, последовательно соединенные усилитель, дифференцирующий элемент., счетчик и регистр, экранирующая маска выполнена в виде пластины с клиновидной прорезью, образующие ко торой расположены вдоль линии перемещения, вдоль образующих расположены синхронизирующие фоторезисторы выход сканера оптически соединен через экранирующую маску с входами группы параллельно соединенных фотоприемников, расположенных пернендикулярно линии перемещения, выводы синхронизирующих фотореэисторов под ключены к соответствующим входам бло. ка синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу счетчика, второй - к управляющему входу усилителя, а третий - .к управляющему входу регистра, выходы ре- гистра являются выходами преобразова теля.238239 фл г.2СидороваКорректор А. Зимокосов Редактор Л. Повха Составитель Техред М.Хо данич одписн аз 3304/58 Тираж 816НИИПИ Государственного комитетпо делам иэобретений и открыт3035, Москва, Ж, Раушская д. 4/5 Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4