Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к области автот-5атики и может быть применено в системах автоматического регулирования и управления.

Целью изобретения является повыше ние функциональной надежности преоб- 1)азователя за счет обеспечения позиционного съема информации и расширение динамического диапазона преобразования .

На фиг И представлена функциональная схема преобразователя на фиг,2 растровые дорожки преобразователя; на фиг,3 временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя,

Преобразователь содержит излуча- ,тель 1, подвижные диски 2 н 3 с растровыми дорожками 4-6, фотоприемники 7-9, нуль-органы 10-12, триггер 13, элементы И 14 и 15, счетчик 16 и регистр 17,

Преобразователь работает следующ образом.

Световой поток от излучателя 1 проходит через растровое сопряжение

на дисках 2 и 3. Растровое сопряжен

.

включает две идентичные системы расровых дорожек 4-6, Растровые дорожк 4 состоят из N штрихов, растровые дрожки 5 включают (N+1) штрихов, расровые дорожки 6 - N(NH-I) штрихов. Уловые шаги W растров на дорожках 4соответственно равны

2rt

, W

2ТГ

N+F

W.

2TT

N(N+T)

Шаги дорожки 4 (фиг,2) смещаются Последовательно относительно шагов

Сигналы и и Ug подаются на в ды нуль-органов 10 и 11, в которы фop юpyютcя импульсы 22 и 23 в мо перехода синусоидального сигнала рез нуль в положительном направле (фиг,3). И1«1пульсы 22 и 23 управля триггером 13, на выходе которого

дорожки 5 на величину угла Л, пропор- 40 мируется прямоугольный сигнал 24,

циоиальную разности их угловых шагов W, т, е.

длительность которого пропорциона фазовому сдвигу между cигIlaлaмзi U

л W, - W

2t

NTN+ТГ

Этой величине равен шаг W дорожки 6, т, е.

«г

А

2ТТ NlN+lT

Отсюда следует, что на шаге дорожки 4 i-й шаг дорожки 5 смещен по углу на :величину.

Д . 21Г

1(N+T) где i 1, 2, 3, ..,, N, и, следовательно, в этом интервале укладывается i целых шагов W растра дорожк

i N это смещение равно в котором число шагов W, N раз, так как

- N.

3

Таким образом, эквивалентом угла

поворота на целое число шагов W дорожки 4 является число целых шагов дорожки 6, которое укладывается в интервале л, равном пространственному смещению i-x шагов дорожек 4 и 6 с числом штрихов N и (N+1),

При относительном вращении дисков 2 и 3 с угловой скоростью п происходит модуляция проходящего через растровое сопряжение потока, которая преобразуется фотоприемниками 7-9 в электрические сигналы 18-19 , U, и„:

UT Uc Ug и.

Ua и„ 4-.и„

и. и.

S in п N t; sin n (N-i-1) t; sin n N (N-J-Ol t.

5

35

С учетом рассмотренного сигналы lU и Ug на вьгходе фотоприемников 7 и 8, расположенных в зонах сопряжения растровых дорожек 4 и 5, по мере разворота дисков 2 и 3 смещаются один относительно другого по электрической фазе, На вторые входгл элементов И 14. и 15 по сигналу 20 подаются импульсы 21 „

Сигналы и и Ug подаются на входы нуль-органов 10 и 11, в которых фop юpyютcя импульсы 22 и 23 в момент перехода синусоидального сигнала через нуль в положительном направлении (фиг,3). И1«1пульсы 22 и 23 управляют триггером 13, на выходе которого фор40 мируется прямоугольный сигнал 24,

длительность которого пропорциональна фазовому сдвигу между cигIlaлaмзi U и

, Сигналы 24 и 26 с триггера 13 подаются на входы элементов И 14 и 15, куда подаются импульсы 21, сформированные нуль-органом 12 по нуль-переходам сигнала и с дорожки 6,

Таким образом, с элемента И 14 в

счетчик 16 поступают импульсы 25, количество которых в ,ом цикле измерения равно числу целых шагов дорожки 4, на которые произведен разво- рот дисков 2 и 3, Цикл измерения,

равный периоду сигнала U, каждый раз завершается в момент появления сигнала с нуль-органа 10, который одновременно дает разрешение на стираниё в регистре 17 информации об угле, полученной в предыдущем цикле измерения, и дает разрешение на перезапись в обнуленный регистр 17 текущей информации об угле из счетчика 16. 5 Счетчик 16 обнуляется первым импульсом 27 с элемента И 15, следуюпщм во времени непосредственно за импульсом с нуль-органа 10. Этим самым счетчиком 16 подготавливается для О приема информации- об угле в следующем цикле измерения.

Информация об измеренном угле хранится в регистре 17 до момента завершения разворота на последующий пол- 15 ный гааг W, дорожки 4.

Таким образом, преобразователь обеспечивает позиционное преобразова- ние информации об угле поворота в диапазоне 0-360°. 20

При зтом информация выдается относительно единственного нулевого положения, которым является момент совпадения границ штрихов дорожек 4 и 5 или момент совпадения фаз сигна- 25 лов и т и Ug.

При потере информации от сбоя в цепях питания она полностью восста навливается в следующем цикле, поскольку фазовый сдвиг между сигнала- 30 мк и и Ug в каждом цикле измерения несет полную информацию об угле разворота относительно нулевого положения, о котором судят по числу периодов сигнала U, размещающихся во вре-35 менном интервале, пропорциональном фазовому сдвигу между сигналами U и I/ .

Этим самым предлагаемый преобразователь обеспечивает высокую функцио- нальнуюонадежность.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через первый подвижный диск с тремя растровыми дорожками и второй диск с тремя растровыми дорожками с тремя фотоприемниками, выходы которых соединены с входами соответствующих нуль-органов выход первого нуль-органа соединен с первым входом первого элемента И, второй элемент И, выход которого сое- дине; с первым входом счетчика, о т- личающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, в него введены триггер и регистр, а второй диск выполнен подвижным, вторые растровые дорожки первого и второго подвижных дисков выполнены с (N+1) штрихами, где N - число штрихов, соответствующих первым растровым дорожкам первого и второго подвижных дисков, третьи растровые дорожки первого и второго подвижных дисков выполнены с N(N+1) штрихами, выход второго нуль-органа соединен с управляющим входом регистра и первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего нуль-органа, первый выход триггера соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, выход первого элемента И соединен с вторым входом счетчика, выходы счетчика соединены с информационными входами регистра.

V«

n

/

KF-i fa

xL/

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для применения в системах автоматического регулирования и управления. Целью изобретения является повышение функциональной надежности преобразователя. С этой целью в него введены триггер, второй элемент И и регистр. Второй диск вьшсшнен подвижным, а вторые дорожки дисков выполнены с (N+1) штрихами, N - число штрихов первых дорожек, третьи дорожки выполнены с числом штрихов N(N+1). При вращении дисков свет от излучателя модулируется дорожками дисков, которые вращаются в разные стороны, и поступает на фотоприеьшики. Сигналы с их выходов формируются нуль-органами в импульсы, образующими три последовательности сигналов. Первая последовательность импульсов предназначена для управления триггером и регистром. Вторая последовательность - для управления этим же триггером, а третья последовательность - для формирования информационных сигналов счетчиком. При этом в зависимости от величины сдфига фазы между сигналами первой и второй последовательностей на выходах счетчика формируется код, значения которого пропорциональны углу поворота валов дисков. 3 ил. (Л

ifCi,

.,

Ф«г.| I V/

У+/

18

13

2Л

) 1.1. . I . . I . 1 . I - I . ,

. 3

Редактор Л.Гратилло

Составитель Ю.Котов

Техред. Аи.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 5138/57 Тираж 816 Подписное ВПШ ШИ Государственного комитета СССР

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

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