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

10

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для преобразования линейных или угловых перемещений в цифровой код в многоканальных следящих системах контроля.

Целью изобретения является повышение точности преобр-азователя за счет устранения накопленной погрешности преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2- принципиальная схема формирователя сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы работы формирователя сигналов.

Преобразователь содержит источник 1 излучения, основной фотоприемник 2, кодирующий диск 3 с прорезью 4, элементы И-НЕ 5 и 6, реверсивный счетчик 7, который имеет выход 8, формирователь 9 сигналов, диа- фрагму IО с радиальной прорезью 11, дополнительный источник 12 излучения, экран 13, дополнительные фотоприемники 14 и 15, инверторы 16 и 17, элементы И-НЕ 18 и 19, реле, состоящее из хатушек 20 и 21 и контактных групп 22 и 23, электродвигатель 24, формирователь 9 сигналов содержит резисторы 25-29, усилитель 30, стабилитрон 31, диод 32 и конденсатор 33.

Преобразователь работает следующим образом.

Перемещение контролируемого объекта сообщается валу диска 3, который периодически прорезью 4 перекрывает луч света от источника 1 излучения к фотоприемнику 2. Его сигнал проходит через формирователь 9, поступает на входы элементов И-НЕ 5 и 6.

Формирователь 9 может быть выполнен на операционном усилителе 30 (фиг..2), RC мостовой цепочкой иг- раняций роль усилителя-компаратора. В диагональ ЕС-цепи включаются входы

125948А

ду. Возможный вариант формы входного сигнала усилителя 30 приведен на фиг. 3 а, выходного сигнала - на фиг.36.Пусть на вход элемента И-НЕ 5 с выхода элемента И-НЕ 19 подается сигнал логической 1 , а на вход элемента И-НЕ 6 с выхода элемента И-НЕ 18 сигнал логического О. При периодическом поступлении сигнала логической 1 на входы элементов 5 и 6 с выхода формирователя 9 реверсивный счетчик 7 работает в режиме сложения. При изменении уровней сигналов на (5 первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 счетчик работает в режиме вычитания.

Кодирующий диск 3 после каждого цикла измерения занимает случайное положение. При этом после остановки его на первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 может присутствовать как логическая 1, так и логический О. Неоднозначность состояния элементов И-НЕ 5 и 6 может привести к появлению в сче;г- чике 7 погрешности, равной двум единицам (первая обусловлена дискретностью отсчета, а вторая - автоматическим набеганием при реверсе диска 3). Возникновение этой погрешности, которая при многократном реверсе диска 3 накапливается, может быть сведена к нулю при условии, что диск 3 останавливается каддьй раз в положении, при котором свет от источника 1 не проходит через прорезь .4 на. фото25

30

35

приемник 2.

Устранение останова диска 3 в неблагоприятном положении осуществляет- 40 ся следующим образом.

Экран 13 кинематически соединяется с контролируемым объектом, при этом он совершает возвратно-поступательное движение относительно фотоприемни50

усилителя 30, выходное напряжение ко- 45 ков J4 и 15, открывая или закрывая торого является питающим для цепи. Такое включение усилителя 30 с элементами 25-29 и 31-33 позволяет обес- .печить гистерезисный режим его работы. При этом уровни срабатьтания U, и Uj выбираются регулировкой резисторов 26 и 28 и величиной питающего напряжения Е I,.

Гистерезисный режим работы усилителя 30 дает возможности избавиться от неоднозначности формирования выходного сигнала, вызванного неравномерностью нарастания по фронту и спасветовой поток от источника 12 на один из них. Если экран 13 перекрывает световой поток от источника 12 на фотоприемники 14 и 15, то на соответствующих входах элементов И-НЕ 1 и 19 присутствует логический О, а на других входах - сигнал логическо , сформированньй инверторами 16

Т

и Л 7. Сигнал высокого уровня с выхо 55 дов злементов И-НЕ 18 и 19 подается на катушки 20 и 21 реле, контактные группы 22 и 23 подключаются к положительному полюсу +E источника пи

нал логической 1 , а на вход элемента И-НЕ 6 с выхода элемента И-НЕ 18 сигнал логического О. При периодическом поступлении сигнала логической 1 на входы элементов 5 и 6 с выхода формирователя 9 реверсивный счетчик 7 работает в режиме сложения. При изменении уровней сигналов на первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 счетчик работает в режиме вычитания.

Кодирующий диск 3 после каждого цикла измерения занимает случайное положение. При этом после остановки его на первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 может присутствовать как логическая 1, так и логический О. Неоднозначность состояния элементов И-НЕ 5 и 6 может привести к появлению в сче;г- чике 7 погрешности, равной двум единицам (первая обусловлена дискретностью отсчета, а вторая - автоматическим набеганием при реверсе диска 3). Возникновение этой погрешности, которая при многократном реверсе диска 3 накапливается, может быть сведена к нулю при условии, что диск 3 останавливается каддьй раз в положении, при котором свет от источника 1 не проходит через прорезь .4 на. фото

приемник 2.

Устранение останова диска 3 в неблагоприятном положении осуществляет- ся следующим образом.

Экран 13 кинематически соединяется с контролируемым объектом, при этом он совершает возвратно-поступательное движение относительно фотоприемни

ков J4 и 15, открывая или закрывая

световой поток от источника 12 на один из них. Если экран 13 перекрывает световой поток от источника 12 на фотоприемники 14 и 15, то на соот i ветствующих входах элементов И-НЕ 18 и 19 присутствует логический О, а на других входах - сигнал логической , сформированньй инверторами 16

Т

и Л 7. Сигнал высокого уровня с выхо- дов злементов И-НЕ 18 и 19 подается на катушки 20 и 21 реле, контактные группы 22 и 23 подключаются к положительному полюсу +E источника пи.3

тания. Электродвигатель 24 при этом обесточен.

Произошло отклонение экрана 13 в направлении стрелки А. При этом .излучение попадает на фотоприемник 14, сигна.1 от которого подает напряжение (логической 1) на первый вход элемента И-НЕ 19, на втором входе которого уже присутствует логическая 1 Таким образом, на выходе элемента И-НЕ I9-сигнал низкого уровня, кото- рьй подается на второй вход элемента И-НЕ 5 и одновременно обесточивает катушку 21, контактная группа 23 которой замыкается на отрицательньй полюс источника питания, и электродвигатель 24 отрабатывает сигнал рассогласования. Ротор электродвигателя 24 . соединен с валом диска 3 и, отрабатывая сигнал рассогласования, перемещает диск 3, а таклсе возвращает положение источника 12 излучения и фотоприемников 14 и 15 относительно экрана 13 в исходное состояние, при котором световой поток на оба фотоприемника 14 и 15 перекрыт.

Реверсивный счетчик 7 работает в режиме сложения, регистрируя перемещение диска 3. При противоположном вращении диска 3 счетчик 7 работает в режиме вычитания, а работа всего преобразователя аналогична описанной.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержшций оптически соединенные первый источник излучения, установленный на валу кодирующий диск с радиальной прорезью и основной фотоприемник, выход которого соединен с входом формирователя сигналов, и реверсивный счетчик отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, в него

594844

введены второй источник излучения, дополнительные первьй и второй фотоприемники, два инвертора, четыре элемента И-НЕ, два реле, экран, элект- 5 родвигатель и диафрагма с радиальной прорезью, ширина которой равна ширине радиапьной прорези кодирующего диска, диафрагма установлена на оптической оси меледу кодирующим дис- 0 ком и основным фотоприемником, второй источник излучения оптически соединен через экран, кинематически со- единенньй с объектом перемещения, с дополнительными первым и вторым фо- 5 топриемниками, выход дополнительного первого фотоприемника соединен через первый инвертор с первым входом первого элемента И-НЕ и непосредственно с первым входом второго элемента 20 И-НЕ, выход дополнительного второго фотоприемника соединен через второй инвертор с вторым входом второго элемента И-НЕ и непосредственно с вторым входом первого элемента И-НЕ, 5 выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ соответственно и с первыми вьшодами первой и второй катушек реле, вторые 0 выводы которых соединены с шиной ну-г левого потенциала и с первыми вьтода- ми контактных групп первого и второго реле, вторые выводы которых соединены с положительной шиной пита- 5 ния, третьи выводы контактных групп первого и второго реле соединены с вьшодами электродвигателя, вал которого кинематически соединен с кодирующим диском, вторым источником из- 0 лучения, с дополнительными первым и вторым фотоприемниками, выход формирователя сигналов соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ , выходы которых соеди- 5 нены с входами реверсивного счетчика.

3i

ffw о-jf--{Ц} 2ff

Qff6/}(ffd

г.2

и,

/ :ff)

Фаг,3

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для преобразования угловых или линейных перемещений в цифровой код в многоканальных следящих системах контроля перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобра зoвaтeJJя. Указанная цель достигается введением коммутатора, представляющего собой реверсивную следящую систему контроля перемещений, и диафрагмы с радиально нанесенной щелью. При перемещении диска 3, кинематически соединенного с-валом преобразователя, возможно появление накопленной погрешности, обусловленной реверсом диска 3. Предотвращение накопленной погрешности возможно при остановках диска 3 в положениях, когда свет от источника 1 не проходит на на фотоприемник 2. Это возможно обеспечить путем формирования управляющих сигналов на выходах фотоприемников 4 и 15, которые после преобразования поступают на вход электродвигателя 24. При появлении этого сигнала электродвигатель 24 доворачива- ет диск 3 на необходимый для. устранения погрешности указанной выше угол. 3 ил. i (Л а fff. /