Кодирующий узел фотоэлектрического преобразователя перемещения в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/24 

113

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих система с, в частности в фотоэлектрических преобразователях угла поворота вала в код.

Целью изобретения является повышение точности кодирующего узла фотоэлектрического преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 представлена функциональная схема кодирующего узла фотоэлектрического преобразователя перемещения в код для случая преобразования углового перемещения; на фиг.2 - измерительный растр; на фир. 3 - взаимное расположение регулировочных штьфей щелей индикаторного растра; на фиг. 4 - излучатель с регулировочными штырями; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу кодирующего узла фотоэлектрического преобразователя перемещения в код.

Кодирующий узел фотоэлектрического преобразователя перемещения в код содержит измерительный растр 1 со щелями 2, установленный на элементе кинематической связи с объектом,перемещение которого кодируется (для углового перемещения это вал 3), осветитель А, индикаторный растр 5 со щелями 6, объединенными в четыре группы, фотоприёмники 7, регулировочные штыри 8, корпус 9 узла Осветитель 4 (фиг. 4) содержит излучатель 10, установленный в корпусе 11, в котором также могут быть установлены регулировочные штыри 8 (на фиг.4 показана одна пара регулировочных штьфей 8).

Фотоприемники 7 могут быть выполнены в виде фотодиодной матрицы.

Кодирующий узел фотоэлектрического преобразователя в код работает следующим образом.

Работу узла рассмотрим на примере преобразования углового перемещения .

Световой поток от осветителя 4 проходит через вращающийся жестко закрепленный на валу 3 измерительный растр 1 (фиг. 2) и нeпoдв rжный индикаторный растр 5 с четырьмя группами прозрачных щелей 6 (фиг. 3), попадает на фотоприемники 7, на выходах которых формируются четыре вида сигналов.

Индикаторный растр 5 в данном случае представляет собой диск (фиг. 3)

0

5

084 2

и имеет четыре идентичных группы, например, из пяти прозрачных щелей 6, группы сдвинуты одна относительно другой и расположены по радиусу

диска. Такое расположение четырех групп щелей 6 уменьшает влияние погрешностей, возникающих от радиального и осевого биения вала 3, несоосности оси измерительного растра 1

0 и индикаторного растра 5 и неперпендикулярности оси вращения вала 3 рабочим поверхностям измерительного растра 1 и индикаторного растра 5. Первая группа щелей 6 формирует

5 на фотоприемнике 7 сигнал Ug, , вторая группа щелей 6 формирует на фотоприемнике 6 сигнал U.no , третья группа - там же сигнал UcosoC, а четвертая группа-- сигнал и.-рд .

Наличие противофазных сигналов позволяет произвести обработку схемой усилителя в дифференционном включении, что дает возможность скомпенсировать постоянные составляющие сигналов и устранить влияние нестабильности питания, рсвещенности и температурных воздействий.

Источником излучения является безлинзовый осветитель (фиг. 4), содер30 жащий излучатель 10, установленный в корпусе 11, в котором также установлены регулировочные штьфи 8, Причем на каждую группу щелей 6 приходится по два штьфя 8, перемещающихся пер35 пендикулярно световому потоку и радиусу индикаторного растра 5. При этом происходит изменение светового потока (его диаграммы направленности) .

0 Это вызывает изменение интенсивности освещения фотоприемника 7 и сдвига фаз боковых составляющих, которые влияют на результирующий сигнал,

45 Элементарный сигнал, образованный

каждой из щелей 6 группы, имеет фазовый сдвиг, отличный от других элементарных сигналов. Например, для элементарных сигналов, образуемых

50 щелями 6 первой группы и участвующих в формировании сигнала Ujjnjjj , сигналы боковых щелей 6 справа (фиг. 5, а, б) отстают по фазе от сигнала центральной щели 6 (фиг, 5, в), а сиг55 налы боковых щелей 6 слева (фиг, 5, г, д) его опережают. Суммирование элементарных гармонических сигналов происходит на фотоприемнике 7, при этом результирующий сигнал остается

3

гармоническим. Амплитуда и фаза изменяются по принципу суперпозиции: изменение амплитуды и фазы составляющих сигналов изменяет амплитуду и фазу результирующего сигнала. Таким образом, регулировкой положения штырей 8 достигается получение прецизионных по амплитуде и фазе сигналов со всех четьфех групп щелей 6 и соответственно с фотоприемников 7.

Формула изобретения Крдирующий узел фотоэлектрического преобразователя перемещения в код содержащий излучатель, оптически связанный через щели последовательно расположенных измерительных и индикаторных растров с четырьмя фотоприемниками, отлича ющийся тем, что, с целью повышения точности узла, в него введены регулировочные штыри, а щели индикаторного растра

160844

выполнены в виде четырех идентичных

O

групп, одноименные границы которых эквидистантны и расположены вдоль направления перемещения, причем относительно щелей первой группы щели второй группы смещены на половину шага в одну сторону вдоль направления перемещения, щели третьей группы смещены относительно щелей первой группы на четверть шага в другую сто-- рону вдоль направления перемещения, щели четвертой группы смещены относительно щелей третьей группы на половину., шага в одну сторону вдоль направления перемещения, регулировочные штьфи расположены попарно с обеих сторон каждой группы щелей индикаторного растра с возможностью перекрытия щелей соответствующей группы, оси ре- 0 гулировочных штьфей расположены в

плоскости, параллельной плоскости индикаторного растра, перпендикулярно направлению перемещения.

5

в -4

i/г. /

1/

fO

-г

в

//

ФигЛ

Фиг. 2

Sin()

Sinfot - (f)

Sen ОС

51п(

Sin()

Фиг.5

Составитель Е.Бударина Редактор 1 .Лазаренко Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Заказ 2372/56 Тираж 901Подписное

ВННИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Изобретение относится к обхгасти автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых следящих системах, в частности в фотоэлектрических преобразователях угла поворота вала в код. Целью изобретения является повышение точности кодирующего узла фотоэлектричаского преобразователя перемещения в код. С этой целью в кодируюций узел введены регулировочные штыри 8, а щели 6 индикаторного растра 5 объединены в четыре идентичные группы. Щели 6 второй г руппы смещены относитель}ю щелей 6 первой группы на половину тага в одну сторону вдоль направления переме- шеь ия, щели 6 третьей группы смещены относительно щелей 6 первой группы на четверть шага в другую сторону ндоль направления перемешения, а ще- лп 6 четвертой группы смещены в противоположную сторону на половину шага относительно щелей 6 третьей группы. Регулировочные штыри 8 расположены попарно с обеих сторон каждой группы шелей 6. Свет от осветителя через щели измерительного и индикаторного 5 растров поступает на четьфе фотоприемника, установленных по одному напротив каждой группы щелей 6. Смещение групп щелей 6 позволяет получить на выходах фотоприемников сигналы Usino; . U.s,.,, о; -cosc . i изменение положения регул фовочных штырей 8 относительно соответствующих щелей 6 (их частичное или полное перекрытие) позволяет регулировать сигнал по фазе и амплитуде. 5 ил. ю (Л со а о 00