Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 19 1)4 НОЗМ 12 ЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р 45дена Трудовогоационный инстиролеваА.Макитрин,рзляков др, Волокоинейных пеа. т37,е 2 И,4, 1981.ВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕерея ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Куйбьппевский оКрасного Знамени автут им, акад. С.П.К(57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано дляпреобразования линейных перемещенийв цифровой код. Целью изобретенияявляется повьппение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий источник питания,излучатель, два фотоприемника, трисветовода, отражающую поверхность,два усилителя, сумматор, введенытретий фотоприемник, четвертый световод, третий усилитель, интегратор,компаратор, элемент И, два генератора, счетчик и программиРуемое постоянное запоминающее устройство(ППЗУ). Световой поток от излучателясветоводом подается на отражающую поверхность, положение которои контролируется, и через соответствующие световоды на фотоприемники. Усиленные сигналы с двух фотоприемников по даются в сумматор, а с третьего фотоприемника - в интегратор. В сумматоре сигналы суммируются, а на выходе интегратора формируется сигнал с нарастающей амплитудой. Процесс измерения осуществляется в интервал времени, когда напряжение сигнала на выходе интегратора имеет линейный участок. В это время элемент И открыт сигналом с выхода компаратора и счетчик осуществляет подсчет импульсов с выхода генератора. На его выходе формируется код, который преобразуется ППЗУ в выходной код,удобный для обработки, При этом считывание кода с ППЗУ и подготовка элементов преобразователя к следующему циклу измерения осуществляется сигналом с другого генератора в момент спада сигнала на выходе интегратора. Таким образом любое изменение расстояния между отражающей поверхностью и тор,цами световодов ведет к изменению амплитуды выходного сигнала интегратора, что приводит к соответствующему значению выходного кода преобразователя. Точность преобразователя обеспечивается выбором жима опроса ППЗУ для формировани выходного кода. 3 ил.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для создания преобразователей линейных перемещений.Целью изобретения является повышение точности преобразователя,На фиг. 1 представлено расположение световодов относительно отражающей поверхности, на фиг. 2 - структурная схема преобразователя, на фиг. 3 - временные диаграммы; пояс" няющие работу преобразователя,Преобразователь содержит световоды 1-4 (световод 1 - излучающий световой поток и световоды 2"4 - воспринимающие световые потоки), отражающую поверхность 5, источник 6 питания, излучатель 7, фотоприемники 8-10, усилители 11-13, интегратор 14, генератор 15, сумматор 16, компаратор 17, элемент И 18, генератор 19, счетчик 20, программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 21. На фиг. 3 приведены сигналы 22-26.Торцы световодов 1-4 расположены в одной плоскости на расстоянии Ь от отражающей поверхности 5, Световод 1 в жгуте световодов 1-4 расположен крайним.Преобразователь перемещения в кодработает следующим образом,Свет от излучателя 7 с интенсив-,ностью Р, пройдя через сопряженныйс ним световод 1, подается на отражающую поверхность 5, Отразившисьот нее, свет попадает на световоды2, 3, и 4, через которое оптическоеизлучение с соответствующими интенсивностями Рв - Рю подается на соответствующие фотоприемники 8-10, ас них - на усилители 11-13. С усилителя 11 сигнал Ю подается на интегратор 14, на другие входы которого. соответственно подаются напряжениясмещения - Е ц(фиг. 3, поз, 22) исигнал Бв (фиг. 3, поз. 23) с генетратора 15. На выходе интегратора 14формируется напряжение Б.г 4)фгде "г,- постоянная интегрированияинтегратора 14;) - интервал времени измерения(фиг. 3). С усилителей 12 и 13 на вход сумматора 16 подаются напряжения Б и Н , На выходе сумматора 16 формируется напряжение (фиг. 24, поз. 3): 5(2)где Кг и К - коэффициенты весовогосуммирования.На первый вход двухпорогового компаратора 17 подается напряжение П,на второй вход которого подводитсянапряжение БВ момент времени С напряжение 1511,1 равно напряжению смещения ЕВмомент временинапряжение Г = О.В момент времени Сг Б = Б и, учитывая выражения (1) и (2), можнополучить20о(Кгц + КэЦэ) (3)где С = 1: . - , - интервал времениизмерения, Кг = 0,61, Кз = 1.Введение в схему интегратора 14отрицательного смещения - Е ,позволяет значительно уменьшить адитивнуюпогрешность преобразования.С выхода компаратора 17 сигналы(фиг. 3, поз. 25) поступает на элемент И 18, на второй вход которогопоступают счетные импульсы с генератора 19. Поэтому в течение интервалавремени ЬТ элемент И 18 остаетсяоткрытым и на его выходе формируетсяпачка счетных импульсов. Эти импульсы поступают на вход счетчика 20,который фиксирует их в виде параллельного двоичного кода. В течениеинтервала времени сигналом 26 (фиг.3)с выхода генератора 15 (5 - с )осуществляется считывание информации.Этот же сигнал может быть использован для управления внешними устройствами. Измерение завершается обнулением интегратора 14 и счетчика 20(с - сб), после чего процесс измерения повторяется,Длительность цикла измерения, аследовательно, частотные свойствапреобразователя определяются максимальной длительностью интервала Свремени с учетом времени отработкинапряжения смещения - Е, интегратора 14. Длительность цикла с измерения может быть получена менее 50х 10 с.Выходной код счетчика 20 поступаетна входы ППЭУ 21, которое осуществля(4) ет преобразование выходного кода сучетом нелинейности характеристики1(Ь). Это позволяет значительно повысить точность преобразования и одновременно снизить требования к точности изготовления оптической частипреобразователя. В результате преобразования информация о перемещении поверхности 5 формируется в виде Я-разрядного двоичного кода Дополнительно ППЗУ 21 обеспечивает возможность получения практически любой функции преобразования простым перепрограммированием, Кроме того, появляется возможность периодической подстройки преобразователя перемещений,Необходимб отметить, что напряжения П, Б и Бь через интенсивности оптического излучения РВРз и Рю связаны с интенсивностью излучения светодиода Р. и коэффициентом отражения К контролируемой поверхотр 1ности 5 следующим образом где а - коэффициенты пропорциональ 1ности,К, - коэффициент отражения поверхности 5.Таким образом, учитывая выражение (3), можно получить где а а и аз - коэффициенты пропорциональности,Из выражения (4) можно сделать вы вод, что преобразователь позволяет в значительной степени исключить влияние изменений интенсивности оп 10 15 20 25 30 35 40 45 Формула изобретения Преобразователь перемещения в код, содержащий источник питания, выход которого соединен с входом излучателя, оптически соединенного через первый световод, отражающую поверхность, второй и третий световоды с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, выходы которых соединены с входами сумматора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четвертый световод, третий фотоприемник,третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент И, два генератора, счетчик, программируемое запоминающее устройство, четвертый световод расположен на оптической оси между отражающей поверхностью и третьим фотоприемником, выход которого через третий усилитель соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого генератора, а выход соединен с первым входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, выходы которого являются информационными выходами преобразователя, первый выход второго генератора соединен с входом управления программируемого постоянного запоминающего устройства и является дополнительным входом преобразователя, второй выход второго генератора соединен с вторыми входами интегратора и счетчика.ЮЯИ 1275768 и оставитель Ю.Кот ехред Д.Олейник Редактор А.Шан ктор роши каз 6581/ 6 ИИ 113035, И роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Проектная,1 ф2 3Фиг,Тираж Государ елам изо сква, Ж твенного кретений и5, Раушска Подписноемитета СССРткрытийнаб д, 4/5