Преобразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/64 

- « .1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения меанических перемещений.

Целью изобретения является упроение и повьшение надежности преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на иг. 2 - временные диаграммы, поясяющие работу устройства..

Перобразователь содержит сканер 1, экранирующую маску 2, жестко соединенную с контролируемым объектом (не показан), синхронизирующие оторезисторы 3 и 4, выполненные в иде узких полос и расположенные в епосредственной близости от отсечных кромок клиновиднвй прорези 5 маски 2, базовый фоточу зствительный элемент 6, электрическая часть которого выполнена в теле монокристалла кремния в виде группы равноотстоящих на величину л1, последовательно расположенных и па раллельно соединенных фотоприемников 7, блок 8 син- хронизации, усилитель 9, дифференцирующий элемент 10, счетчик 11, регистр -12.

Преобразователь работает следую, щим образом.

Сканер 1 формирует узконаправлен- ный сканирующий луч и разворачивает его в плоскости сканирования симметрично относительно оси 0-0 с частотой, значительно превышающей наибольшую возможную частоту колебаний контролируемого объекта. При этом

фокусировка луча осуществляется так, что в своем поперечном сечении в плоскости размещения фотоприемников симметрично относительно оси 0-0- он представляет собой прямоугольник с резкими переходами от света к тени по малым сторонам и протяженностью в плоскости сканирования, превьшающей величину максимального расстояния между образующими прорези 5 маски 2 с учетом

линейных размеров фоторезисторов 3 и 4. Сформированный таким образом луч.света направляется на экранирующую маску 4, отсечные кромки которой расположены с минимально возможным, зазором ДЬ относительно светочувствительной поверхности базового фоточувствительного элемента бив fo же время отстоят от сканера 1 на

382392

расстояние L, при этом L дЬ. Образующие клиновидной прорези 5 ограничивают доступ светового потока к светочувствительной поверхности

5 элемента 6 в линейной связи с измеряемым /перемещением.

Работа устройства при движении светового пятна в направлении V (фиг. 1).

10 По мере, движения пятна,.начиная с момента времени t (фиг. 2), происходит быстрая засветка части рабочей поверхности синхронизирующего фоторезистора 3. При этом в цепи

15 последнего возникает импульс фототока i. Передним фронтом этого импульса через блок 8 синхронизации осуществляется сброс содержимого счетчика 11 числа в едущих импульсов.

20 По прошествии некоторого интервала

-.времени, , величина которого зависит от конструктивного исполнения

устройства, частоты сканирования и

текущего положения маски 2, начинае.т-- 25 ся процесс последовательной засветки

расположенных с шагом д L фотоприемников, для которых справедпиво условие и L дг, где Дг - протяженность зон Р -h-переходов в плоское

30 ти сканирования. Следствием этого процесса является ступенчатое нарастание TotfcL в цепи общего для всех фотоприемников активного сопротивления нагрузки и соответствующее из35 менение выходного сигнала U (фиг.2), который подается на вход усилителя 9. Усиленньй сигнал поступает на вход дифференцирующего элемента 10, кото- рьй осуществляет выделение его фрон40 тов, импульсы с выхода этого элемента подаются на вход счетчика 11, который осуществляет подсчет их числа.

I, .Таким образом, по завершении за. светки всех диодов, доступ ных для светового потока при данном, текущем положении маски 2, под п счетчика 11 отказывается линейно связанным с величиной контролируемого перемещени.я

S, поскольку А L const, S kn A L, где К - коэффициент пропорциональности, определяемьй углом между образующими клиновидной .прорези 5. Максимальная погрешность д S обусловле55 на неравеством Л 1 дг и может достигать величины flS 2k.AL. Считая - некоторое время t с момента засветки последнего, доступного для свето45

вого пятна фотоприемника, определяемого теми же факторами, что и Т , в момент tg происходит быстрая засветка части рабочей поверхности синхронизирующего фоторезистора 4, при этом возникает импульс фототока .j, передним фронтом которого через блок синхронизации разрешается перезапись кода счетчика 11 в регистр 12, служащий для хранения и выдачи внешнему .потребителю информации о- текущем зна |Чении контролируемого перемещения 5.

В интервале времени At (фиг.. 2) осуществляются полная зас- ветка доступных фотоприемников и процессы, аналогичные интервалам t иГ,, , Начиная с момента времени t, , вследствие дальнейшего пере мешения светового луча в направлении U , происходит быстрое затемнение фоторе- зистора 3, вызывающее скачок фототока 1, который вызывает на выходе блока 8 синхронизации команду, перевдящую усилитель 9 в режим инвертирования, а также импульс обнуления счетчика 11. Через время Tj начинает |ся процесс последовательного затемнения фотоприемников так же, как и процесс засветки, формирующий ступенчато изменяющийся сигнал i и„ .

н .

Усилитель 10 в этом случае работает в режиме инвертирования и обеспечивает счет импульсов счетчиком 11 . Скачок фототока 1 возникает в результате затемнения соотдетствующего синхронизующего фоторезистора 4 и спустя время L после затемнения последнего доступного фотоприемника, т.е. в момент t вызывает перезапись кода счетчика 1 в регистр 12.

При обратном движении светового луча в направлении и в процессе сканирования описанная последова- тельнос ть состояний элементов устройства полностью повторяется.

Информация о текущем значении величины перемещения поступает на

5 0 5

0

выход, устройства с частотоГг, вдвое превышающей частоту сканирования, н не зависит от показателей качества развертки, что позволяет значительно упростить техническую реализацию сканера.

Экранирующая маска может быть выполнена в виде неподвижной отсечной кромки и вращающегося диска с образу ющей в виде части спирали Архимеда, что позволит измерять угловое положение вала.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в коД, содержащий сканер, экранирующзгю маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьш1ения надежности преобразователя, в него введены блок синхронизации, два синхронизирующих фоторезистрра, вьтолненных в виде полос, последовательно соединенные усилитель, дифференцирующий элемент, . счетчик и регистр, экранирующая маска выполнена в виде пластины с . клиновидной прорезью, образующие которой расположены вдоль линии перемещения, вдоль образующих расположены синхронизирующие фоторезисторы выход Сканера оптически соединен через экранирующую маску с входами группы параллельно соединенных фотоприемников, расположенных перпендикулярно линии перемещения, выводы синхронизирующих фоторезисторов под- ключены к соответствующим входам блока синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу счетчика, второй - к управляющему входу усилителя, а третий - .к управляющему входу регистра, выходы регистра являются выходами преобразовв теля.

f P

Редактор Л. Повхан

(pue.Z

Составитель М. Сидорова

Техред М.Ходанич Корректор А, Зимокосов

Заказ 3304/58Тираж 816Подписное

, ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения механических перемещений. С целью упрощения и повышения надежности преобразователя, содержащего сканер, экранирующую маску, жестко соединенную с объектом, группу фотоприемников, введены блок синхронизации, два синхронизирзпощих фоторезистора, последовательно соединенные усили- тель, дифференцирующий Элемент, счетчик и регистр, а экранирующая маска вьшолнена в виде пластины с клиновидной прорезью. Сканер формирует узконаправленный луч в плокости, перпендикулярной направлению перемещения экранирующей маски, образующие . клиновидной прорези которой ограничи- вают доступ светового потока луча к светочувствительной поверхности фоточувствительного элемента; Последовательная засветка фотоприемников фоточувствительного элемента вызывает ступенчатое нарастание тока в цепи общего сопротивления нагрузки.. Затем, после усиления, осуществляется выделение фронтов указанного тока дифференцирующим элементом и .их последующий подсчет в счетчике. 2ил. (Л