Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 137805 ГОСУДАРСТ 8 ЕНКЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИ ОБРЕТЕНИ%46 : источник три излу 5, фото импуль л.У 8в и О.Н.Мацкевич8) триггер аска 5 вы- чередуюзрачных 16 располо и автоматизация про иностроение, 1984,етельство СССР03 М 1/24 ь 1984 риче к дру ои ат втся(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического преобразования механических перемещений в цифровой код и может быть использовано вмашиностроении в системах управленияаппаратами и установками. Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователяЦель изобретения достигается за счеттого, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий генератор 1 импульсов, преоба чув иемни Иф асположена в ниц телесных в излучателеи ода в пределах осуществляется о интервала,игу фазы между гналом фотопри генератора гов кодовой я счетчиком(51)4 Н 03 М 1/24, 1 разователь 17 фаза - код, 4 трехфазного напряжения, теля 14-16, кодовую маску приемник 7 формирователь сов и регистр 11, введены 12 и счетчик 13, кодовая ь полнена в виде равномерных щихся прозрачных б и непро участков, а изл гчатели 14 жены под углом друг их оптические оси леж плоскости и пересекп тельной поверхности 7, а кодовая маска 5 плоскости касания гр углов световых поток 14-16. Формирование шага кодовой маски 5 заполнением временно пропорционального сд опорным сигналом и с емника 7, импульсам импульсов, а число ш маски 5 подсчитывает 2 зпе ф ля 3 иле35 Изобретение относится к устройствам Аотозлектрического преобразования механических перемещений в цифровой код и может быть использованов машиностроении в системах управления аппаратами и установками,Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя, ОНа Аиг.1 изображена Аункциональная схема преобразователя; наФиг.2 - оптическая схема преобразователя; на Аиг.3 - пример выполненияФормироваеля трехАазного синусоидаль 15ного напряжения,Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частотыи Формирователь 3 трехАаэного синусоидального напряжения, образующие 20источник 4 трехАазного напряжения,кодовую маску 5 с прозрачными участками б, Фотоприемник 7, Формирователь8 импульсов, ББ-триггер 9, счетчик 10импульсов, регистр 11, триггер 12, 25счетчик 13, излучатели 14-16, ВБтриггер 9 и счетчик 10 импульсов образуют преобразователь 17 Ааэа -код, выходы 18 регистра 11 и выходы19 .счетчика 13 являются выходами ,30преобразователя, Аормирователь 3 трехФазного синусоидального напряжениясодержит одновибраторы 20 и резонансные усилители 21, каждый из которыхвыполнен на транзисторах 22 и 23,резисторах 24-27, конденсаторе 28и дросселе 29Маска 5 расположена в плоскости30 (Фиг.2), в которой телесныеуглы световых пучков 31 - 33 соприкасаются друг с другом и далее в направлении к Аотоприемнику 7 смешиваются.Прозрачные участки 6 кодовой маски5 выполнены в виде щелей прямоугольной Формы. Иирина щелей равна ширине непрозрачных участков между ними, т. е,половине шага Ь маски 5. Перемещениемаски 5 происходит в направлении,перпендикулярном оптической оси излучателя 15. Перед Аотоприемником 7может устанавливаться диаАрагма 34для регулирования ширины объединенного светового пучка,Два вибратора 20, и 20 (Фиг.3)формируют импульсы длительностью1/3 Т, три одновибратора 20- 20Формируют импульсы длительностью1/2 Т, три резонансных усилителя 21 настроены на частоту 1" = 1/Т (Т - период следования входных импульсов). Возможно применение формирователя 3 трехфазного синусоидального напряжения, построенного на основе счетчика импульсов, циАроаналоговых преобразователей и программируемых запоминающих устройств, задающих синусоидальные Аункции со сдвигом О, 120 ь 240.фотоэлектрический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.Тактовые импульсы частотой Г с генератора 1 поступают через делитель 2 частоты на Формирователь 3 трехАазного синусоидального напряжения. Делитель 2 частоты понижает частоту в К раэ, формирователь 3 Формирует три напряжения синусоидальной Формы частотой Р = Р:К, сдвинутые один относительно другого по Фазе на 120Этими напряжениями запитываются излучатели 14 - 16, на которые подается также постоянное напряжение начального смещения (например, с Формирователя 3). В качестве излучателей 14-16.могут быть использованы излучающие полупроводниковые диоды. Световые потоки 31-33 поступают через прозрачные участки 6 маски 5 на Фото- приемник 7. При отсутствии маски 5 и при равенстве амплитуд перемещенных составляющих световых потоков 31-33 переменная составляющая суммарного светового потока равна нулю. Маска 5 перекрывает частично световые потоки 31-33. В результате в суммарном световом потоке, поступающем на фотоприемник 7, появляется переменная составляющая с частотой Р и сдвигом Фазыпо отношению к начальной фазе одного иэ напряжения Аормирователя 3, т,е. по отношению к тактовым импульсам делителя 2 частоты. При перемещении маски 5 происходит перераспределение долей световых потоков 31-33, поступающих на Фотоприемник 7.В результате вектор переменной составляющей суммарного светового потока поворачивается, т.е. сдвиг фазы у изменяется. Сдвиг Фазыизменяется от 0 до 360при перемещении маски 5 на один шаг 1 причем сдвиг Фазы пропорционален величине линейного перемещения маски 5.Формула изобретения1. Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащийгенератор импульсов, выход которогосоединен с первым входом преобразователя Фаза - код и с входом источникатрехФазного напряжения, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами первого, второгои третьего излучателей, оптическисоединенных через связанную с контролируемым объектом кодовую маскус входом Фотоприемника, выход которого через Формирователь импульсов,соединен с вторым входом преобразователя Фаза - код, третий вход которого подключен к четвертому выходуисточника трехФазного напряжения,выходы соединены с инФормационнымивходами регистра, о т л и ч а ющ и й с я тег, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены триггер исчетчик, кодовая маска выполнена ввиде равномерных чередующихся прозрачных и непрозрачных участков, а излучатели расположены под угломдруг к другу, их оптические оси расположены в одной плоскости, причемточка пересечения оптических осей излучателей расположена на чувствительной поверхности Фотоприемника, акодовая маска расположена в плоскости касания границ телесных угловсветовых потоков излучателей перпендикулярной плоскости расположенияоптических осей излучателей, выходФормирователя импульсов соединен суправляющим входом регистра, первыйи второй выходы которого соединеныс входами триггера, выход которогосоединен со счетным входом счетчика,выходы которого и остальные выходырегистра являются выходами преобразователя,Суммарный световой поток преобразуется Фотоприемником 7 в электрический сигнал, из которого Формирователем 8 импульсов Формируются импульсы, Фронт которых совпадает с начальной Фазой суммарного светового потока, Временной интервал между импульсами делителя 2 и Формирователя 8 пропорционален сдвигу Фазы Ч следова тельно, пропорционален смещению маски 5 на доли шага Ь.Измерение временного интервала, т.е. сдвига Фазы в пределах 0 - 360 , производится следующим образом. Им пульсы с делителя 2 включают БЯ- триггер 9, а импульсы с Формирователя 8 его выключают. Во включенном состо.янии РБ-триггера 9 сигнал с его выхода, подаваемый на разрешающий 20 вход счетчика 10, разрешает счет импульсов с генератора 1. Перед началом счета счетчик 10 сбрасывается в ноль, импульсом с делителя 2. По окончании счета содержимое счетчика 10 перепи 25 сывается в регистр 11 импульсом с Формирователя 8. Измерение сдвига Фаозы в пределах 0 - 360 , т.е. в пределах нага маски 5, повторяется с частотой Г. Результат измерения хра нится в регистре 11 и обновляется в конце каждого измерения. Содержимое регистра 11 считывается с выходов 18. Максимальное число, записываемое в регистр 11, равно коэФФициенту деления делителя 2 частоты.Таким образом, дискретность отсчета сдвига Фазы (т,е, дискретность отсчета смещения маски 5) определяется . коэФФициентом К деления 40 делителя 2 частотыСмещение маски 5 на целые наги Ь измеряется следующим образом, Прио изменении сдвига Фазы от 0 до 360 содержимое регистра 11 изменяется от 0 до К, проходя значения Б, и Б где Б, - интервал чисел в пределах, например, от 0 до 0,2 К, а И- интервал чисел в пределах, например, от 0,5 К до 0,8 К. При проходе50 содержимого регистра 11 через уровень , Бсигнал с его соответствующего выхода включает триггер 12, а при проходе через уровень Бсигнал с его соответствующего выхода выключает триггер 12. При выключении триггера 12 сигнал с его выхода изменяет содержимое счетчика 13 на единицу. Примененный принцип управления триггером 12 уровнями И, и И 1 исключаетмногократное срабатывание триггера12 при проходе содержимого счетчика1 О через ноль (.сдвиг Фазы изменяетсясо значения около 360 на значениеоколо 0 ), т.е. исключает записьлишних единиц в счетчик 13. Сброссчетчика 13 и задание направлениясчета (сложение или вычитание) производится по сигналам от внешнихустройств. Результат измерения снимается с выходов 19 счетчика 13, 3 3780582. Преобразователь по п,1, о т - л и ч а н щ и й с я тем, что исвочник трехфазного напряжения содержит делитель частоты и Формирователь трехфазного синусоидального напряжения, выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами источника трехфазного напряжения, входом которого является вход делителя частоты, 1 О выход которого соединен с входом Формирователя трехфазного синусоидального напряжения и является четвертым выходом источника трехфазного напряжения. 3. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а в щ и й с я тем, что преобразователь Фаза - код содержит ВБ- триггер и счетчик импульсов, счетный вход и выходы которого являются соответственно первым входом и выходами преобразователя, фаза - код, вторым входом которого является Н- вход НБ-триггера, выход которого соединен с управлявщим входом счетчика импульсов, Б-вход ВБ-триггера соединен с входом обнуления счетчика импульсов и является третьим входом преобразователя фаза - код.