Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскикСоциалист ическикРеспублик991470(И) М. Ка.з С 08 С 9/06 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 23.01.83.Бюллетень М 3 , Дата опубликования описания 23. 01, 83 В.Г. Шульц, И.И. Брейдо и Г.И. Филям ова.:",."л4 т,о ейскт горноъ са(72) Авторыизобретения Всесоюзный ордена Трудового Красног научно-исследовательский институ геомеханики и маркшейдерского ел явит 54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОДИзобретениетике и вычислитименно к Фотоэлзователям перемеИзвестен преонного типа, вется независимоучаствует в обротсчетов.8 этом прео тносится к автом льной технике, а ктрическим преоб щений в цифровой бразователь пози ото ом отсчет н ракод 5циР с има- от предыдущих и не зовании последующих Недостатком такогоя является его сложновух кодированных элем еобраь; налтов,ватечнеязывабразователе применены два кодированных элемента, связанных .через редуктор, две группы Фотоприемников, расположенных у соответствующих кодированных элементов, причем одна группа фотоприемников через блоки формирователей сигналов и входных сигналов подключается к первой группе реверсивных счетчиков, а другая группа фотоприемников подключается к второй группе входов реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с первой группой блока выходных ключей. Ь преобразователе применены датчик направления вращения вала, датчик импульсов считывания и логический блок 113. ющего их механического редукт а исложного логического блока,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является преобразователь, содержащий источникизлучения, оптически соединенный через кодированный элемент с Фотоприемниками. Выходы фотоприемников, размещенных на дорожке младшего разряда кодированного элемента, соединеныс входами аналого-цифрового преобразователя, включающего схемы управления, интерполятор, триггеры Шмитта,логические схемы, кроме того, Фотоприемники в старших разрядах преобразователя освещены через узкую прямоугольную щель диафрагмы, а их выходы подключены к входам логическогоблока 2 .Недостатком известного преобразователя также является его сложность.Целью изобретения является упрощение преобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник излучения, оптическисоединенный через кодированный элемент с фотоприемником, выход которого соединен с входом аналого-цифро 991470Преобразователь работает следующим образом. 35Для получения цифрового отсчета положения вала в пределах одного оборота световой поток от источника 5 излучения через оптическую систему 3, включающую конденсатор, опти ческие призмы, объектив, проектируется через фигурную щель 17 диафрагмы 2 на фотоприемник 1, Количество световой энергии, поступающей на фотоприемник 1, изменяется в зави симости от положения жестко укрепленного на валу кодированного элемента 4. Для получения цифрового отсчета сигнал с выхода фотоприемника 1 подается на вход АЦП 6, с выхода которого информация снимается в двоичном коде. Снимаемая информация пригодна для дальнейшей обработки, например для вывода на систему цифровой индикации показаний накопитеб. ля или ЭВМ. 55В пределах одного оборота вала сигнал с фотоприемника 1 изменяется от минимума до максимума по закону, определяемому конфигурацией кодового элемента 4, в приведенном случае 60 по закону спирали Архимеда. На выходе АЦП 6 информация при этом изменяется соответственно от 0 до М в двоичном коде, где М - максимальное значение двоичного числа на б 5 вого преобразователя, диафрагму, введены триггеры, элементы И, ИЛИ,реверсивный счетчик и дискриминаторы, выходы первого и второго дискриминаторов соединены с первымивходами соответственно первых и вторых триггеров и элементов И, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого дискриминаторов черезэлемент ИЛИ соединены с вторыми 10входами триггеров, выход. первоготриггера соединен с вторым входомвторого элемента И, выход второготриггера соединен с вторым входомпервого элемента И, а диафрагма выполнена с фигурной щелью и расположена между кодированным элементоми Фотоприемником,На Фиг. 1 приведен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - функциональная схема преобразователя; на 20фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 4 - выполнение диаграммы.Преобразователь содержит Фотоприемник 1, диафрагму 2, оптическую 25систему 3, кодированный элемент 4,источник 5 излучения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, дискриминаторы 7 - 10, элемент ИЛИ 11,триггеры 12 и 13,элементы И 14 и 15 и 1 30и реверсивный счетчик 16. Кроме того, диафрагма имеет фигурную щель 17. выходе АЦП, определяемое количеством двоичных разрядов на его выходах,Минимальный отсчет, снимаемый с АЦП 6, равен 0 (в двоичном коде 0000), Максимальный отсчет при полном обороте вала составляет М = 15 (в двоичном коде 1111). Дискриминатор 7 настроен так, что он выдает сигнал при входной комбинации сигнала, равной М, т.е, при значении сигнала 1111 в двоичном коде 1 дискриминатор 8 при значении сигнала на входе М - 1, т.е.,1110; дискриминатор 9 - при значении сигнала на входе, равном 1, т.е. 0001; дискриминатор 10 - при значении входного сигнала, равном ,О, т.е. в двоичном коде 0000.При повороте вала преобразователя в направлении возрастания отсчета сигналы на выходе АЦП изменяются в последовательности возрастания отсчета (, 13, 14, 15, О, 1,). Тогда при отсчете М - 1 = 14 с выхода дискриминатора 8 через элемент ИЛИ 11 на К-входы триггеров 12 и 13 поступает импульс и устанавливает их в положение, когда элементы И 14 и 15 закрыты. При появлении на выходе АЦП 6 отсчета М = 15 сигнал от дискриминатора 7 поступает на 5-вход триггера 13 и открывает элемент И 15, По приходе отсчета 0 импульс от дискриминатора 10, пройдя через открытый элемент И 15, поступает на вход "Сложение" реверсивного счетчика 16. При дальнейшем вращении вала в том же направлении при каждом переходе АЦП 6 через отсчет 0 сигнал от дискриминатора 10 поступает на счетчик 16 и суммируется с имеющимися в нем отсчетами. При вращении вала преобразователя в обратном направлении последовательность отсчетов на АЦП 6 изменяется в последовательности уменьшения отсчета (, 1, О, 15, 14, 13, ). При отсчете на выходе АЦП 6, равном 1, с дискриминатора 9 через элемент ИЛИ 11 на В-входы триггеров 12 и 13 поступает сигнал-импульс и устанавливает их в положение, при котором элемент И 14 и 15 закрыты. При отсчете 0 на выходе АЦП 6 сигнал от дискриминатора 10 поступает на -вход триггера 13 и тем самым открывает элемент И 14. При отсчете М = 15 сигнал с выхода дискриминатора 7 поступает через элемент И 14 на вход "Вычитание" реверсивного счетчика 16 и вычтет из имеющегося в нем отсчета единицу.Начало и окончание работы преобразователя могут приходиться на такие положения вала, когда отсчет с АЦП 6 не равен О, например в точках А и Б (фиг. 3 ).Тогда в общем виде в дискретнойформе полный отсчет угла поворотавала составляетЧ + (п) (й+1)+А+Б 3 е.991470бпропорционально ее освещенности.Этим достигается пропорциональность изменения сигнала на выходе фотоприемника й относительно поворота вала.где п - количество импульсов, поступающих на счетчик 16 отначала до конца поворотавала;А - отсчет с АЦП в начале от. счета;Б - отсчет с АЦП в конце отсчетаа - масштабный коэффициент, зависящий от числа разрядовАЦП.Для примера, приведенного на Фиг. 3, имеем масштабный коэффициент в Й 22 о 30Тогда при вращении вала в направлении возрастания отсчета при А=5, . Б=7, п=2 имеемЧ= +(.(2-1 М 15+1)+5+73 ф 22 30 = 630 О т.е, вал повернулся на один полный оборот и на 270 О.При вращении вала в направлении убывания отсчета имеет прн А = 7, Б=5,п=2, Ч = - (.2-1)х(15+1)+7+5 )к 22 ф 30= -63 Ф т.е. вал повернулся на один полный оборот и на 270 ф.При использовании полупроводникового излучателя освещенность фигурной щели 17 диафрагмы 2 вдоль ее длины не одинаковая, что приводит к нелинейности преобразования. Для компенсации нелинейности выходного сигнала щель 17 выполнена различной по ширине вдоль ее длины, причем ее ширина плавно изменяется обратно Формула изобретения Фотоэлектрический преобразовательЮ перемещения в код, содержащий источник излучения, оптически соединенный через кодированный элемент с Фото.приемником, выход которого соединенс входом аналого-цифрового преобра 15 зователя, диаФрагму, о т л и ч,а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введены триггеры, элементы И, ИЛИ, реверсивный счетчик и дискриминаторы, вы.2 О ходы первого и второго дискриминаторов соединены спервыми входами со.ответственно первых и вторых тригге"ров и элементов И, выходы элементовИ соединены с входами реверсивногосчетчика, выходы третьего и четвер-,того дискриминаторов через элементИЛИ соединены с вторыми входамитриггеров, выход первого триггерасоединен с вторым входом второгоэлемента И, выход второго триггерасоединен с вторым входом первогоэлемента И, а диафрагма выполненас фигурной щелью и расположена между кодированным элементом и фотоприемником.35Источники информации,принятые во вниманИе при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 752431, кл. 6 08 С 9/04, 19782. Вульвет Дж. Датчики в цифро 40 вых системах. М., Энергоиздат, 1981,с44 (прототип), 991470991470 Уфй 6 дх иоЬ ю дх 8 г Составитель Б. Барб Техред О,Неце дактор В. Дан ректор М,каз 139/69 исно 130 ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная, 4 и Идол иава в ЗЮГА Юдх Е Тираж 616ИПИ Государственного коми по делам изобретений и оМосква, Ж, Раушская Потета СССкрытийнаб, д.