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

Изобретение относится к автомати ке и может быть использовано для создания преобразователей линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. НЕ фиг. 1 представлено расположе ние световодов относительно отражаю щей поверхности; на фиг. 2 - структурная схема преобразователяJ на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит светово ды 1-4 (световод 1 - излучающий све товой поток и световоды воспринимакяцие световые потоки) j, отражающую поверхность 5, источник 6 питания, излучатель 7, фотопри.емники 8-10, усилители 11-13, интеграто 14, генератор 15, сумматор 16, компаратор 17, элемент И 18, генератор 19, счетчик 20, программируемое пос тоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 21. На фиг. 3 приведены сигналы 22-26. Торцы световодов 1-4 расположены в одной плоскости на расстоянии h о отражающей поверхности 5. Световод в жгуте световодов 1-4 расположен крайним. Преобразователь перемещения в ко работает следующим образом. Свет от излучателя 7 с интенсивностью Р , пройдя через сопряженный с ним световод 1, подается на отражающую поверхность 5. Отразившись от нее, свет попадает на световоды 2, 3j, и 4, через которое оптическое излучение с соответствующими интенсивностямиподается на соответствующие фотоприемники 8-10, а с них - на усилители 11-13. С усили теля 11 Сигнал и,, подается на интег ратор 14, на другие входы которого соответственно подаются напряжения смещения - Е(,(фиг. 3, поз. 22) и сигнал Ug (фиг. 3, поз. 23) с генет ратора 15. На выходе интегратора 14 формируется напряжение и,.. . ч -(t , - постоянная интегрирования интегратора 14J (tj-t) - интервал времени измерени (фиг. 3). 8 и 13 на вход сумС усилителей 12 мат.ора 16 подаются напряжения Uj и и,,. На выходе сумматора 16 формируется напряжение (фиг. 24, поз. 3): где К, и коэффициенты весового суммирования. На первый вход двухпороговогб компаратора 17 подается напряжение V, на второй вход которого подводится напряжение Uj. В момент времени t напряжение и равно напряжению смещения Е.. В момент времени t| напряжение U 0. tj U4 Uy и, учиВ момент времени (1) и (2), можно тывая вьфажения получить ), (3) где it t. - t, интервал времени 2 0,61, К, 1. измерения, К, Введение в схему интегратора 14 отрицательного смещения - Е / позволяет значительно уменьшать адитивную погрешность преобразования. С выхода компаратора 17 сигналы (фиг. 3, поз. 25) поступает на элемент И 18, на второй вход которого поступают счетные импульсы с генератора 19. Поэтому в течение интервала времени At элемент И 18 остается открытым и на его выходе формируется пачка счетных импульсов. Эти импульсы поступают на вход счетчика 20, который фиксирует их в виде параллельного двоичного кода. В течение интервала времени сигнапом 26 (фиг.З) с выхода генератора 15 (t t4) осуществляется считывание информации. Этот же сигнал может быть использован для управления внещними устройствами. Измерение завершается обнулением интегратора 14 и счетчика 20 (t - tg), после чего процесс измерения повторяется. Длительность цикла измерения, а следовательно, частотные свойства преобразователя определяются максимальной длительностью интервала fit времени с учетом времени отработки напряжения смещения - интегратора 14. Длительность цикла tg измерения может быть получена менее 50 . Выходной код счетчика 20 поступает на входы ППЗУ 21, которое осуществляет преобразование выходного кода с учетом нелинейности характеристики f(h). Это позволяет значительно повысить ТОЧНОСТЬ преобразования и од новременно снизить требования к точ ности изготовления оптической части преобразователя. В результате преобразования информация о перемещении поверхности 5 формируется в виде N-разрядного двоичного кода N f(h). Дополнительно ГШЗУ 21 обеспечива ет возможность получения практически любой функции преобразования простым перепрограммированием. Кроме того, появляется возможность периодической подстройки преобразователя перемещений. Необходимо отметить, что напряже ния и,, и и Uj, через интенсивности оптического излучения Pg , и Р, связаны с интенсивностью излучения светодиода Р. и коэффициентом отражения К , контролируемой поверхности 5 следующим образом где а; - коэффициенты пропорциональ ности, Кд - коэффициент отражения поверхности 5, Таким образом, учитывая вьфажени (3), можно получить ( + ) где а,, а и а - коэффициенты пропорциональности . Из вьфажения (4) можно сделать в вод, что преобразователь позволяет в значительной степени исключить влияние изменений интенсивности оп(4) тического излучения и коэффициента отражения поверхности 5. Формула изобретения Преобразователь перемещения в код, содержащий источник питания, выход которого соединен с входом излучателя, оптически соединенного через первый световод, отражающую поверхность, второй и третий световоды с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, выходы которых соединены с входами сумматора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности преобразователя, в него введены четвертый световод, третий фотоприемник, третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент И, два генератора, счетчик, программируемое запоминающее устройство, четвертый световод расположен на оптической оси между отражающей поверхностью и третьим фотоприемником, выход которого через третий усилитель соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого генератора, а выход соединен с первым входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами программируемого постоянного запоминающего устройства, выходы которого являются информационнь1ми выходами преобразователя, первый выход второго генератора соединен с входом управления программируемого постоянного запоминающего устройства и является дополнительным вьгходом преобразователя, второй выход второго генератора соединен с вторыми входами нтегратора и счетчика.

П)

NI

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для преобразования линейных перемещений в цифровой код. Целью изобретения является повьшение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий источник питания, излучатель, два фотоприемника, три световода, отражающую поверхность, два усилителя, сумматор, введены третий фотоприемник, четвертый световод, третий усилитель, интегратор, компаратор, элемент И, два генератора, счетчик и программи уемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Световой поток от излучателя световодом подается на отражающую поверхность, положение которой контролируется, и через соответствующие световоды на фотоприемники. Усиленные сигналы с двух фотоприемников подаются в сумматор, а с третьего фо- топриемника - в интегратор. В сумматоре сигналы суммируются, а на выходе интегратора формируется сигнал с нарастающей амплитудой. Процесс измерения осуществляется в интервал времени, когда напряжение сигнала на выходе интегратора имеет линейный участок. В это время элемент И открыт сигналом с выхода компаратора и счетчик осуществляет подсчет импульi сов с выхода генератора. На его выходе формируется код, который преоб(Л разуется ППЗУ в выходной код,удобный для обработки. При этом считывание кода с ППЗУ и подготовка элементов преобразователя к следующему циклу измерения осуществляется сигналом с другого генератора в момент спада сигнала на выходе интегратора. Таким образом любое изменение расстояния между отражающей поверхностью и тор|Цами световодов ведет к изменению амплитуды выходного сигнала интегратора, что приводит к соответствующему значению выходного кода преобразователя. Точность преобразователя обеспечивается выбором режима опроса ППЗУ для формирования выходного кода. 3 ил.