Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/24 

1

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

Целью изобретения является увеличение быстродействия и упрощение преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит блок 1 освещения, растр 2, блок 3 фотоприемников, генератор 4 опроса, счетчик 5, усилитель 6, компаратор 7, устройство 8 выборки и хранения, формирователь 9 импульсов, сумматор 10. На фиг.2 показаны временные диаграммы сигналов; 11 - на выходе генератора 4 опроса, 12 - на выходе компаратора 7,13 - на выходе устройства 8 выборки и хранения, 14 - на выходе формирователя 9 импульсов.

В конкретном исполнении блок 1 освещения представляет собой лампу на накаливания с нитеобразным телом свечения, расположенным перпендикулярно оптической оси преобразователя

1

и направлению расположения фотоприем- у. формирователя У, которьй по переднему

НИКОВ в блоке 3 фотоприемников, растр 2 - структуру, состоящую из параллельных светлых и темных полос, выполненных на стекле методами фотолитографии, причем расположение этих полос и их щирина подчинены случайному закону распределения.

Блок 3 фотоприемников представляет собой фотоприемную линейку на приборах с зарядовой связью,генератор ч опроса - трехфазный генератор, вы- полйенный на 1К-триггерах, устройство 8-выборки и хранения выполнено на базе микросхем, формирователь 9 импульсов включает в себя последовательно соединенные элемент И, злеменг ИЛИ и дифференцирующую цепочку, сумматор 10 - зто накапливающий сумматор, выполненный на базе комбинационного сумматора и буферного регистра, счетчик 5 - микросхема.

Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Свет из блока 1 освещения поступает на сопряженные растр 2 и блок 3 фотоприемников. Во всем диапазоне измерений растр 2 и блок 3 располагаются таким образом, что оптические

35

40

45

50

55

и заднему франту этих сигналов формирует короткие имг1ульсы 14, поступающие на тактовый вход сумматор: 10. По каждому импульсу 14 на тактовом входе сумматора 10 последний добавляет к находящемуся в нем коду порядковый iioMep опрашиваемого в данный момент фотоприемника блока 3.

В конце цикла опроса блока 3 в сумматоре 10 оказыпается сумма порядковых фотоприемников, находящихся на фронте и срезе световых полей по- лес растра 2, которая изменяется синхронно с его перемещением.

Очевидно, что изменение опорного напряжения Upn на втором входе компаратора 7 не изменяет код сумматора 10, так как увеличение порядковых номеров фотоприемников, находящихся на передних фронтах световых импульсов, происходит синхронно с уменьшением порядковых номеров фотоприемников, находящихся на их задних фронтах и наоборот. Это указывает на хорошую помехозащищенность устройства. При перемещении растра 2 на расстояние, рапире периоду Р фотоприемников в блоке 3 выходной цифровой код п гуммачоре 10 изме

-

to

3160862

cnniajTbi от всех полос растра 2 попадают на оптические входы блока 3 фотоприемников. Сигналы 11 (фиг,2) опроса генератора опроса поступают на соответствующие входы блока 3. Сигналы на выходе дискретного преобразователя появляются синхронно с импульсами опроса второй фазы. Одновременно импульсы опроса второй фазы генератора 4 опроса поступают на вход счетчика 5, который фиксирует порядковый номер опрашиваемого фотоприемника блока 3. Сигналы с выхода блока 3, усиленные усилителем 6, поступают на первый вход компаратора 7, который фиксирует моменты превышения выходным сигналом блока 3 опорног о напряжения и выдает сигналы 12.

Сигналы 12 с выхода компаратора 7 поступают на вход устройства В чыбор- KI и хранения, которое по импульсам опроса второй фазы, поступающим на его его тактовый вход, фиксирует мгновенное значение состояния компаратора 7 и запоминает его до прихода следующего импульса опроса второй фазы.

Сигналы 13 с выхода устройства В выборки и хранения поступают на вход

15

20

25

5

0

5

0

5

и заднему франту этих сигналов формирует короткие имг1ульсы 14, поступающие на тактовый вход сумматор: 10. По каждому импульсу 14 на тактовом входе сумматора 10 последний добавляет к находящемуся в нем коду порядковый iioMep опрашиваемого в данный момент фотоприемника блока 3.

В конце цикла опроса блока 3 в сумматоре 10 оказыпается сумма порядковых фотоприемников, находящихся на фронте и срезе световых полей по- лес растра 2, которая изменяется синхронно с его перемещением.

Очевидно, что изменение опорного напряжения Upn на втором входе компаратора 7 не изменяет код сумматора 10, так как увеличение порядковых номеров фотоприемников, находящихся на передних фронтах световых импульсов, происходит синхронно с уменьшением порядковых номеров фотоприемников, находящихся на их задних фронтах и наоборот. Это указывает на хорошую помехозащищенность устройства. При перемещении растра 2 на расстояние, рапире периоду Р фотоприемников в блоке 3 выходной цифровой код п гуммачоре 10 изме31316086

няется на величину ,rfle п - количество полос растра 2,

Быстродействие преобразователя обеспечивается тем, что результат измерения получается за один цикл работы, так как нет необходимости предварительной записи информации в специальное запоминающее устройство, что существенно сокращает время измерения

с шиной опорного напряжения, генератор опроса, выходы которого соединены с соответствующими входами блока фотоприемников, счетчик, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены устройство выборки и хранения, форми рователь импульсов и сумматор, блок

г-- - - jopiiiyjibt-uB И сумматор, олок

и повышает производительность преобра- О фотоприемников имеет линейную струк ЧППаТ ОГТат: т лтт/-лт.

туру, а полосы растра распределены

Формула изобрет

е н и я

зователя в целом

по случайному закону, информационные входы сумматора соединены с выходами счетчика, выход компаратора соединен

Фотоэлектрический преобразователь 5 с информационным входом устройства перемещения в код, содержащий расположенные на одной оптической оси блок освещения, растр и блок фотоприемников, выход которого соединен через

выборки и хранения, управляющий вход которого соединен с входом счетчика и вторым выходом генератора опроса, а выход - с входом формирователя им- ijujiiwiij,V- o. f nrHJ Jtycii cJln

усилитель с первым входом компарато- 20 пульсов, вьпсод которого соединен

ра, второй вход которого соединен

тактовьм входом сумматора,

lrШJUШJlГLЛЛJlЛЛЛЛJШJlJlГlЛГL .. ппппппnJUTL

fj

W

п

Редактор I. Лазаренко

Составитель М. Сидорова

Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Заказ 2372/56Тираж 901 Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

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

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

с шиной опорного напряжения, генератор опроса, выходы которого соединены с соответствующими входами блока фотоприемников, счетчик, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены устройство выборки и хранения, формирователь импульсов и сумматор, блок

jopiiiyjibt-uB И сумматор, олок

фотоприемников имеет линейную струк

туру, а полосы растра распределены

с информационным входом устройства

выборки и хранения, управляющий вход которого соединен с входом счетчика и вторым выходом генератора опроса, а выход - с входом формирователя им- ijujiiwiij,V- o. f nrHJ Jtycii cJln

пульсов, вьпсод которого соединен

тактовьм входом сумматора,

J

1

л

ло.

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для цифрового измерения линейных перемещений. Целью изобретения является увеличение быстродействия и упрощение преобразователя. В преобразователь, содержащий блок 1 освещения, растр 2, блок 3 фотоприемников, генератор 4 опроса, счетчик 5, усилитель 6 и компаратор 7, введены устройство 8 выборки и храневыполнены по случайному закону. При перемещении растра 2 относительно блока 3 фотоприемников на выходе последнего формируются сигналы синхронно с импульсами второй фазы генератора 4. По команде этих же импульсов счетчик 5 регистрирует номер опрашиваемого фотоприемника блока 3. Компаратор 7 вьщеляет сигналы с выхода усилителя 6, превьппающие уровень опорного напряжения на его втором входе, и дает команду устройству 8 на запоминание мгновенного значения сигнала на выходе компаратора 7 до прихода следующего сигнала с выхода генератора 4. Формирователь 9 формирует сигналы по перед- s ним и задним фронтам сигналов с- выхода устройства 8, по которым складывается текупц1й номер фотоприемника, записанный в счетчике 5 с содержимым сумматора 10. В конце цикла опроса в сумматоре 10 записывается число, пропорциональное сумме порядковых номеров (Л