Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

.1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фф пр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт радиофизики н электроники АН АрмССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1059598, кл. Н 03 М 1/26, 1982,Преснухин Л.Н. Фотоэлектрические преобразователи. информации. - М.: Машиностроение, 1974, с. 301-302, 351.(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техники.Цель изобретения - повышение точности преобразователя, которая достигается за счет выполнения одного изэлементов каждой и оптронных пар блока 1 излучателей и блока 4 считывающих элементов с возможностью перемещения относительно обтюрационного растрового сопряжения. Из-за непараллельности светового потока, падающего на измерительный 2 и индикаторный3 растры и наличия зазора междуиндикаторным 3 и измерительным 2растрами в плоскости считывающихэлементов 5-7 образуется система комбинационных полос. Наличие коэффициента оптической редукции позволяет регулировкой положения считывающих элементов 5-7 или излучателяблока 1 излучателей относительнорастрового сопряжения точно выбратьпространственную фазу считываемогосигнала. Механизм перемещения считывающих элементов 5-7 содержит втулку, во внутреннее отверстие которойвставлен фотоприемник, Внутреннееотверстие выполнено с эксцентриситетом относительно наружной поверхности втулки. Поэтому при вращениивтулки вокруг собственной оси фотоприемник перемещается и в направлении, перпендикулярном штрихам РС.1 з.п. ф-лы, 3 ил.12921 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в устройствахпрограммного управления станками, всистемах управления телескопами. 5Цель изобретения - повышение точности преобразователяНа фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 взаимное расположение излучающегоблока и плоскостей растров и считывающих элементов, поясняющее работу,преобразователя; на фиг. 3 - конструкция считывающего элемента.Преобразователь содержит блок 1излучателей, измерительный и индикаторный растры 2 и 3, блок 4 считывающих элементов, включающий считывающие элементы 5-6 точного, среднего и грубого отсчетов, интерполяторы 8-10 точного, среднего и грубого отсчетов, Каждый из считывающихэлементов 5-7 содержит фотоприемник11, фокон 12, втулку 13, кольцо 14,В точном и среднем отсчетах преобразователя используется обтюрационное сопряжение, т.е. индикаторные иизмерительные растры радиально центральны и имеют в одном отсчете одинаковый шаг, Грубый отсчет содержит30маску, выполненную с пропусканием,близким к синусоидальному закону,и имеющую вид прозрачного кольца,имеющего эксцентриситет относительно оси вращения вала преобразователя.Каждый иэ интерполяторов 8-10 содержит последовательно включенныеусилители, потенциометрический мост,блок компараторов и дешифратор (непоказан).гПреобразователь работает следую щим образом.Излучение блока 1 излучателей проходит через измерительный 2 и индикаторный 3 растры и попадает на чувствительные площадки фотоприемников 11считывающих элементов, которыми привращении вала преобразователя выра. батываются сигналы точного, среднего 50и грубого отсчетов, близкие по формек синусоидальным и сдвинутые междусобой в каждом отсчете на четвертьшага дорожки своего отсчета. Сигналысчитывающих элементов 5 точного отсчета поступают на входы интерполятора 8 точного отсчета, на выходахкоторого образуются и младших разрядов выходного кода преобразователя. 82 2Аналогичным образом сигналы считывающих элементов 6 среднего отсчета поступают на входы интерполяторов 9 среднего отсчета, а сигналы считывающих элементов 7 грубого отсчета поступают на входы интерполятора 10 грубого отсчета, на выходах которых формируются соответственно с (и+1) по ш средних разрядов и с (ш+1) по К старших разрядов выходного кода.Так как в реальном фотоэлектрическом преобразователе перемещения в код источник блока 1 излучателей формирует пучок неидеально параллельного света, то из-за наличия зазора между растрами 2 и 3 проекция измерительного растра 2 на индикаторный 3 имеет больший шаг и сопряжение получается конусным.Если источник излучения точного отсчета блока. 1 излучателей расположен, в точке Б (фиг,2) на расстоянии 1 от которой расположена плоскость хх измерительного растра 2, индикаторный растр 3 расположен в плоскости хх ,", считывающий элемент 5 находится в плоскости уу, а оба растра 2, 3 выполнены с одинаковым шагом У, то из-за наличия зазора Ь между растрами 2 и 3 (плоскостями хх и х х ) проекция измерительного растра 2 на индикаторный 3 имеет шаг1 = 1 о + ажВ результате в плоскости УУ чувствительных площацок считывающих элементов 5 образуется система комбинационных светлых и темных полос, имеющих шагЫ, (Ц, + ЬИ)хх цгде И - шаг растров, а Ь У =У и/1 где и - величина зазора между растрами 2 и 3, 1 - расстояние от точечного источника излучения блока 1 излучателей до плоскости хх, измерительного растра 2.1Обычно плоскость уу чувствитель" ной площадки считывающег о элемента 5 расположена на расстоянии г от плоскости индикаторного растра 3. Проекция шага комбинационных полос в плоскости уу составитгде ЬЖ = Ч -- = - Н у к, 11+3 1 о292182 3. или Б = Ь 35 3ПоэтомуИ =Ы ( - +1),щ о ЯЕсли размер чувствительной площадки считывающих элементов 5 равенили кратен проекции шага комбинационных полос, то глубина модуляциисигнала на выходе фотоприемников 11будет минимальной. Поэтому, исходяиз требования увеличения размахасигналов, величина размеров чувствительных площадок не должна превышать по крайней мере половины шагапроекции полос, т,е, должйа удовлетворять условиюЧисло штрихов индикаторного растра 3 может быть найдено из услонця,что в плоскость у проецируетсяне менее одного шага комбинационнойполосы, что эквивалентно смещенюопроецируемого штриха измерительногорастра на величину У /2 относительно крайнего штриха индикаторногорастра 3о2 2о Таким образом, число штрихов индикаторного растра 3 и размер чувствительной площадки в плоскости можно связать следующим соотношением Ь.((И + - +1).,2 Я5 10 15 20 25 30 условием при такой регулировке янляется охват проекций растрового сопряжения чувствительной площадки считывающего элемента но всем диапазоне регулирования.На фиг. 3 приведена конструкция считывающего элемента предлагаемого преобразователя, позволяющая просто осуществлять регулировку.Фотоприемнцк 11 и расположенный соосно с ним Фокон 12, помещены во втулку 13 и крепятся в последней прц помощи клея.и кольца 14. Фотоприемник 11 и Фокон 12 расположены но втулке 13 таким образом, что фото- приемник 11 находится н Фокусе Фокона 12 и их ось смещена относительно осц втулки 13 на величину Г,. Поэтому при вращении втулки 13 н обойме считывающих элементов 5-7. Фотоприемгшк 11 ц фокоц 12 будут перемещаться н направлении, перпендикулярном штрихам растров 2 и 3 на величину, равную 2 Х.Использование фокона 12 вызвано тем, что в преобразователях обычно не точечные излучатели, а излучатели, имеющие оптическую линзовую систсму (например,. светодиоды типа АЛ 107, АЛ 119 и т.д.) . Поэтому для расширения диапазона регулирования считывающего элемента необходимо задавать большую величину эксцентрисцтета, це выходя за пределы растроного сопряжения в радиальном напранлеПеремещение одного из растров приводит к перемещению комбинационных полос с коэффициентом оптической ре- дукции 40 уг + ЬМ1, ИПоэтому незначительные погрешности при изготовлении и установке индикаторного растра приводят к значи тельному перемещению комбинационных полос, что гложет быть компенсировано перемещением. считывающего элемента 5 (или излучателя 1) в направлении, перпендикулярном штрихам растров. Такигл образом, необходимое значение Фазы сигнала ца выходе считывающего элемента 5 может быть получено путем . регулировки его положения относительно системы комбинационных полос, что осуществляется гораздо проще и точнее, чегл перемещением индикаторного растра 3 из-за наличия эффекта оптической редукции. Необходимым нии. Вместо фокона могут быть исполь- зованы объектин, линза, а в случае применения Фотоприемника 11 с большой площадью кристалла или растров 2 и 3 с очень мелким шагом (10 мкм или менее) фокон 12 может быть цсключен.1Кроме приведенного конструктивного решения может быть применен ц другой вариант устройства для перемещения считывающего элемента, например механизм перемещения н направлении, исключительно перпендикулярном штрихам растров 2 и 3, с последующей фиксацией считывающего элемента 5 вингами. Формула из обретения1. Фотоэлектрический преобразователь перемещения н код, содержащий блок излучателей, оптически соединенный с блоком считывающих элементов ченез измерительный и индикатор1292182 где о1 число штрихов растров, 1расстояние от излучателядо измерительного растра,1 - расстояние между измерительным и индикаторнымрастрами;расстояние между индикаторным растром и считывающимэлементом. оставит ичкина оррктор С 111 екм дакто хред И.Попович екарь 1Тираж 902осударственногоам изобретений иМосква, Ж, Ра аказ 28 б/ Подписномитета СССР ВНИИПИ по д 113035ткрытии ская на д, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г.,ужгород Проектная ный растры, выполненные с одинаковым шагом, и интерполяторы по числу отсчетов, входы которых соединены с выходами соответствующих считывающих элементов блока считывающих элементов, а выходы являются выходами преобразователя, причем выход старшего разряда интерполятора предыдущего отсчета соединен с управляющим входом интерполятора последующего 10 отсчета, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точнос.ти преобразователя, в нем не менее одного из элементов каждой пары излучатель - считывающий элемент блока излучателей и блока считывающих ,элементов выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам растрового сопряжения измерительного и индикаторного 20 растров, а число штрихов каждого растра и линейный размер чувстви.тельной площадки каждого считывающего элемента блока считывающих элементов связаны соотношением(И + - +1)о Г2 Е- линейный размер чувствительной площадки считывающего элемента;- шаг растра; 2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и Й с я тем, что каждый считывающий элемент содержит фокон и фотоприемник, размещенные во втулке, ось внутреннего отверстия которой смещена. относительно оси наружной цилиндрической поверхности втулки.