Преобразователь линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1599650 1)5 6 01 В 21/00 Ет ПИСАН НЕЙНЬ 38ал Московского эн. В. Круглрьков 111905,Н 1/00,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Смоленский филгетического института(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к из ной технике и может применя измерения линейных перемещений Целью изобретения является п технологичности и точности за сч чения дрейфа фотоприемников, стаб крутизны их характеристик и свет тока излучателя. Цель достигается мер ител ьься для объекта. вышение т исклюилизации ового потем. что1599650 Ц= - КЛ ЗО 1 А= К(1 - Л),(2) 50 в преобразователь линейных перемещений, содержащий светодиод 3 и линейный фото- приемник 1, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки 4, введены второй фотоприемник 1, три усилителя 5, 6, 10 переменного тока, генератор 9 переменного напряжения, два сумматора 7, 8 и детектор 11. Выходной сигнал генератора 9 через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный светоИзобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта.Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и светового потока излучателя.На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы.Преобразователь линейных перемещений содержит два линейных фотоприемника и 2, образующие микросборку, и расположенную между ними и светодиодом 3 подвижную прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса шириной в половину ширины линейки, так, что затемненные части на концах линейки равнялись их прозрачными участками, причем фотоприемники 1 и 2 расположены перпендикулярно движению линейки и линия их разделения проходит по ее продольной оси симметрии, выходы фотоприемников 1 и 2 подключены к входам первого усилителя 5 и второго усилителя 6 переменного тока соответственно, выход усилителя 5 соединен с первыми суммирующими входами первого сумматора 7 и второго сумматора 8, а выход усилителя 6 подключен к второму суммирующему входу сумматора 7 и к второму вычитающему входу сумматора 8, выход генератора 9 переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами сумматоров 7 и 8 соответственно, выход сумматора 7 через третий усилитель 10 переменного тока и светодиод 3 объединен общей точкой схемы, а выход второго сумматора 8 через детектор 11 выходной клеммой всего устройства.Устройство работает следующим образом, Выходной сигнал генератора 9 переменного напряжения (фиг. 2), стабилизированный по амплитуде, через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный световой поток лучей чевой поток через прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса. Выходной сигнал сумматора 8 пропорционален величине линейного перемещения линейки 4. Стабилизация крутизны характеристик фотоприемников 1, 2 и потока излучения от светодиода 3 происходит за счет автоматического поддержания генератором 9 напряжения, равного суммарному сигналу, поступающему с фотоприемников 1, 2. 2 ил. рез прозрачную линейку 4, На выходах усилителей 5 и 6, куда поступают сигналы от фотоприемников 1 и 2 ссютветственно, образуется переменное напряжение с частотой генератора 9 и амплитудами, линейно связанными с величиной перемещения левого конца линейки относительно оптической оси фотоприемников 1 и 2 (фиг, 2). Причем на выходе усилителя 5 имеется сигнал, прямо пропорциональный перемещению: где Х - нормированное перемещение левогоконца линейки относительно оптической оси фотодатчика, изменяющееся в пределах от 0 до 1;К - коэффициент передачи первого преобразовательного тракта,а на выходе усилителя 6 - напряжение где К - коэффициент передачи второго преобразовательного тракта.Коэффициенты передачи первого и второго трактов, обусловленные чувствительностью фотоприемников и коэффициентами усиления усилителей 5 и 6, выбираются одинаковыми К=К.Для получения выходного сигнала преобразователя на суммирующий вход сумматора 8 поступает напряжение с выхода усилителя 5, а на его вычитающий вход с выхода усилителя 6, при этом У=К - Ц=2 КХ - К (3)Выходной сигнал 8 прямо пропорционален величине перемещения, но имеет смещение ( - К). Это смещение исключается при подаче на третий суммирующий вход сумматора 8 сигнала с выхода генератора 9, амплитуда которого выбирается, исходя из равенства У=Кь Окончательно К.=2 К,Х - К,+ К,=2 КХ (4)и после детектирования на выходе преоб 1599650разователя получается аналоговый сигнал, прямо пропорциональный величине линейного перемещения линейки 4 относительно оптического датчика.Совокупность блоков 7, 10, 3, 1, 2, 5, 6, 9 образует замкнутый контур, предназначенный для стабилизациикрутизны всего оптоэлектронного тракта, зависящей от чувствительности фотоприемников 1 и 2 и от интенсивности излучения светодиода 3.На вход замкнутой системы подается стабильное по амплитуде напряжение с выхода генератора 9. Эта уставка сравнивается с суммой выходных напряжений 5 и 6. Последняя при любом положении датчика должна быть величиной постояннойЦ=У+ - КХ+К 1+Х)=К, (5)Сумматор 7 сравнивает сумму этих напряжений с уставкой, и рассогласование усиливается усилителем 1 О, выходное напряжение которого является питающим для светодиода 3.Такая система стабилизации отслеживает возможные изменения как крутизны чувствительности фотоприемников, так и изменение интенсивности излучения светодиода 3, поскольку и при изменении чувствительности и при изменении интенсивности происходит нарушение равенства (5), что приводит к изменению питающего напряжения 3, автоматически компенсируя погрешности от изменения коэффициента передачи всего оптического тракта.Дрейф выходного сигнала фотоприемников 1 и 2 исключается за счет использования в качестве информации о перемещении переменной составляющей выходного сигнала усилителей переменного тока 5 и 6. Формула изобретенияП реобразователь линейных перемещений,содержащий оптически прозрачную подвижную линейку, световод и линейный фото- приемник, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения составляющей погрешности от дрейфа фотоприемника, изменения крутизны его характеристики и изменения потока светоизлучателя, он снабжен вторым фотоприемником, тремя усилителями переменного тока, генератором переменного напряжения, двумя сумматорами и детектором, первый и второй фотоприемники расположены на одной оси, перпендикулярной движению оптически прозрачной линейки, так, что линия их разделения расположена по продольной оси симметрии линейки, линейка выполнена с нанесенной по диагона ли непрозрачной полосой шириной в половину ширины линейки и величиной затемненного края на обоих концах линейки, равной величине прозрачного участка, выходы фотоприемников подключены к входам первого и второго усилителей переменного тока соответственно, выход первого усилителя переменного тока соединен с первыми суммирующими входами первого и второго сумматоров, а выход второго усилителя переменного тока подключен к второму 30 суммирующему входу первого сумматораи второму вычитающему входу второго сумматора, выход генератора переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами первого и второго сумматоров соответственно, выход первого сумматора через третий усилитель переменного тока и светодиод объединен с общей точкой схемы, выход второго сумматора соединен с входом детектора, а выход детектора является выходом преобразовател я.1599650 ды 5 комитета по изобретения кква, Ж -35, Раушск ский комбинат Патент Редактор К. КрупкинаЗаказ 333ВНИИПИ осуиирствениого3035. ЯГроизводствеиио.и книге. Составитель В. ШаТехред А. КравчукТираж 486 бановаКорректор М. ШарошиПодписноеч и открытиям при ГКНТя наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Гагарина