Преобразователь перемещения в код

1197076та линейки фотоприемников, где Ьо- . та линейки фотоприемников равно; длина линейки фотоприемников, расстоя -ГКЬ б 20-ДТ,ние Ь между последним элементом где Я -длина волныиспользуемого свегрубого отсчета линейки фотоприемни- тового излучения, и -расстояние между ков и первым элементом точного отсче- растром илинейкой Фотоприемников .1ФИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и можетбыть использовано для цифрового измерения линейных перемещений,Цель изобретения - повышение точности преобразования.На фиг. 1 приведена схема.преобраэования перемещения в код; на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь перемещения в код 10содержит блок .1 осветителей, светофильтр 2, растр 3, линейку 4 фотоприемников, генератор 5 опроса, компараторы 6 и 7, триггер 8, элементы И9 и 10 и счетчик 11 грубого отсчета, Исчетчик 12, делитель 13 частоты, блок14 стробирования, генератор 15 линейно нарастающего напряжения, блок16 стробирования, счетчик 17, элементИ 18, делитель 19 частоты, генератор 2020 высокой частоты, счетчик 21 точного отсчета.Растр 3 - периодическая структура,состоящая иэ темных и светлых полос,выполненных на стекле методами фотолитографии, причем период Т 1 растраравен Т = пР+Ьгде и - количество периодов Р линей- З 0ки 4 фотоприемников, укладывающихся в"периоде растра 2;Ь - точность преобразователя.Расстояние Ь между элементами грубого и точного отсчетов линейки ЗЮ 4 фотоприемников выбирается минимальным (10 ЬЬ), где 9 - длина волны используемого излучения,Ь - расстояние между растром 3 и линейкой 4, при необходимости рас ширить диапазон измеряемых перемещений. Максимальное расстояние (20 .ГЙ) выбирается для снижения взаимного влияния грубого и точного отсчетов (т.е. дифракции на темном 45 2краю растра 3 в плоскости элементов точного отсчета, линейки 4 Фотоприемников). Конкретное значение Ь также задает фазу точного отсчета, потому может иметь ряд дискретных значений, выбор которых. осуществляется схемотехническим решением блока 14 стробирования, Максимально .возможная длина ограничивается размерами линейки 4 фотоприемников.Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.В исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть первых элементов линейки 4 фотоприемников.Оставшаяся часть линейки 4 фотоприемников вместе с растром 3 образуют комбинационные оптические полосы с периодом К, равнымгде Т., - период растра 3;Т =пР - период линейки 4 Фотопри 2емников.Сигналом с первого выхода генератора 5 опроса устанавливаются в исходное состояние триггер 8,счетчик 11 грубого отсчета, счетчик 12, делители 13 и 19 частоты и счетчик 21 точного отсчета. При этом свет заданного диапазона длин волн иэ блока 1 осветителей проходит черезсветофильтр 2 и поступает на сопряженные раст 3 и линейку 4 фотоприемников. В течение одного, цикла опроса линейки 4 фотоприемников осуществляется и точный и грубый отсчеты следующим образом.Грубый отсчет. Первые элементы линейки 4 фотоприемников перекрытытемным краем растра 3 и используются для грубого отсчета, Импульсыопроса генератора 5 опроса поступают5О 15 20 25 30 35 40 45 5055 через элемент И 9 на счетный вход счетчика 11 грубого отсчета.Одновременно сигналы с выхода линейки 4 Фотоприемников поступают на вход компаратора 6, На выходе компаратора 6 появится сигнал только тогда, когда будет выбран освещенный. элемент линейки 4 фотоприемников. Этот сигнал перебрасывает .триггер 8, который запрещает прохождение импульсов опроса генератора 5 опроса через элемент И 9 на счетный вход счетчика 11 грубого отсчета. Итак в счетчике 11 грубого отсчета записан код, соответствующий числу затемненных в данный момент элементов линейки 4 фотоприемников.Точный отсчет. Изменение состояния триггера 8 соответствует окончанию грубого отсчета и разрешению поступления импульсов опроса генератора.5 через элемент И 10 на второй вход счетчика 12 и на входы генератора 15 линейно нарастающего напряжения, делителя 13 частоты и блока 14 стробирования. В момент совпадения амплитуды сигнала с линейки 4 фотоприемников с выходным сигналом генератора 15 линейно нарастающего напряжения (последний запускается импульсом опроса, соответствующим по времени данному сигналу линейки 4 фотоприемников) на входе компаратора 7, на выходе последнего появляется сигнал разрешения приема информации элементом И 18. На другие входы элемента И 18 поступают сигналы с генератора 20 высокой частоты, делителя 13 и блока 16 стробирования. Коэффициент пересчета счетчика 12 выбирает.- ся таким, чтобы начала точного отсчета происходило с элемента линейки 4 фотоприемников, находящегося на расстоянии от последнего элемента линейки 4, закрытого темным краем растра 3, а окончание точного отсче" та - после прохождения сигналов линейки 4 Фотоприемников (т.е. после ,считывания половины комбинационной оптическойголосы). Итак на выходе блока 16 стробирования появляется разрешающий потенциал при появлении сигналов с элементов линейки 4 фотоприемников, находящихся на расстоянии 1. от последнего элемента ли- нейки 4 Фотоприемников, закрытоготемным краем растра 3 и запрещающий потенциал - после прохождения сигнагов линейки 4 Фотоприемников с момента начала точного отсчета. Делитель 13 выдает сигнал разрешения на элемент И 18 при поступлении на его вход каждого и-го сигнала линейки 4 фотоприемников (и = =Т /Р, а в данном случае и = 4), При наличии всех трех разрешающих сигналов .на входах элемента И 18 с генератора 20 высокочастотных сигналов через элемент. И 18 поступаютимпульсы на делитель 19. Коэффициент пересчета делителя 19 выбирается при настройке для выбора линейного участка характеристики точного отсчета, После подачи. на вход делителя 19 заданного числа импульсов на его выходе появляется запрещающий сигнал, поступающий на блок 14 стробирования. Причем разрешаюйщий потенциал начала точного отсчета с выхода блока 16.стробирования одновременно поступают на установочный вход счетчика 17, счетный вход которого соединен с генератором 20 высокой частоты. С выходов счетчика 17 подается в блок 14 стробирования набор разрешающих потенциалов в течение части временного интервала, выделенного для получения точного отсчета, Наличие сигналов разрешенияделителя 19 и счетчика 17 на входах блока 14 стробирования обеспечивает прохождение импульсов опроса с выхода элементов И 10 на счетный вход счетчика 21 точного отсчета. Любое изменение положения. линейки 4 фотоприемников относительно неподвижного растра 3 приводит к изменению соотношения Фаз периодической структуры из выбранных элементов линейки 4 фотоприемников и образованной комбинационной полосы, заданной положением линейки 4 фотоприемников и растра 3, что приводит к изменению длительности разрешающего сигнала на выходе делителя 19 частоты, который совместно с сигналом счетчика 17 задают время счета счетчика 21 точного отсчета. Повышение точности измерения обес" печивается за счет оптимальной временной и пространственной привязи грубого и точного отсчетов. При смешении линейки 4 Фотоприемников на расстояние Т грубый отсчет изменяета свое состояние. При этом точный отсчет начинается не с первых элементов линейки 4 как в известном,,женного от цоследнего элемента грубого отсчета на расстоянии Ь. Этопозволяет исключить следующие десстабилиэирующие факторы, влияющиена точность измерения; по-первых:влияние дифракции на темном краюрастра 3 (т.е. ",картинка." получается размыта) на распределение интен-.сивности света на участке линейки4 фотоприемников, используемом дляточного отсчета (тем самым осуществ"ляется пространственная привязка);во-вторых, влияние начальной фазыточного отсчета, так как точный отсчет начинается всегда сразупосле окончания грубого отсчета(с временной задержкой, задающейрасстояние Ь - временная привязка),фиг. 2, где а - грубый отсчет, бточный отсчет. Также достижениювысокой точности способствует ста.тистическая обработка большого1 О числа выходных сигналов линейки. 4 фотоприемников (200) дляполучения одного точного отсчета . На фиг, 2 в приведена функция преобразования пред 15 лагаемого устройства , снятая экспериментально,1197076 н ец Подписное Заказ 7576/ Тираж 871 КИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 3035, Москва, Ж, Раушская и