Дифференциальный фотоэлектрический датчик линейных перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

чения, определяемого источником 10 опорного напряжения. Этот же управляющий сигнал поступает на вход второго блока 20 сравнения, сравнивается с опорным сигналом и в случае равенства сигналов блок 20 сравнения вьфабатывает сигнал, открывающий схему 21 2И. Если прираи1ения сигналов с первого и второго детекторов 18 и 19 равны, первый блок 13 сравнения вырабатывает контрольный.сиг

.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объективов.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет регулирования мощности источ.ников оптического излучения в зависимости от суммарного уровня сигнала, принимаемого фотоприемниками, исключения влияния помех и ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних условий.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит первьй фотоэлект- рический преобразователь 1, состоящий из источника 2 излучения и фотогфи- емника 3;, второй фотоэлектрический преобразователь 4, состоящий из источника 5 и злучения и фотоприемника 6, первый 7 и второй 8 усилители, первый блок 9 суммирования, вьшолнен- ный в виде дифферен1§1ального усилителя, источник 10 опорного напряжения два блока 11 и 12 вычитанияj первый блок 13 сравнения, два блока 14 и 15 памяти, два полосовых фильтра 16 и 17 два ампли,тудных детектора 18 и 19, второй блок 20 сравнения, схему И 21, второй блок 22 суммирования, генера- тор 23, управляемый делитель 24 напряжения, третий 25 и четвертый 26 усилители.

Источники 2 и 5 излучения оптически связаны с фотоприемниками 3 и 6 соответственно, выходы которых соединены со входами первого 7 и второго 8 усилителей соотв«гтственно, выходы

нал, который через схему 21 2И разрешает занесение информации в блоки .14 и 15 памяти и через первый блок 9 суммирования на измерительный выход датчики. Во время переходных процессов, когда управляющий сигнал не равен опорному сигналу, схема 21 2И закрыта и ложные значения сигналов на выходах детекторов 18 и 19 ,не будут поступать на выход датчика. 1 ил.

0

5

5

которых соединены с последовательно включенными соответствующими полосовыми фильтрами 16 и 17 и амплитудными детекторами 18 и 19. Выход первого амплитудного детектора 18 подключен к первым входам первого блока 14 памяти, первого блока 11 вычитания и второго блока 22 суммирования. Выход второго амплитудного детектора 19 соединен с первыми входами второго блока 15 памяти, второго блока 12 вычитания и вторым входом второго бло- ка 22 суммирования. Выходы первого 14 и второго 15 блоков памяти соединены с входами первого блока 9 суммирования, выход которого является измерительным выходом датчика. Выход второго блока 22 суммирования соединен с первым входом управляемого делителя 24 напряжения, первым входом второго блока 20 сравнения, вторыми входами первого 11 и второго 12 блоков вычитания, выходы которых: соединены со входами первого блока 13 сравнения, выход которого соединён с первым входом схемы И 21, выход которой, являющийся контрольным выходом датчика, соединен со вторыми входами первого 14 и второго 15 блоков памяти. Выход источника 10 опорного напряжения соединен с третьим Входом второго блока 22 суммирования и вторым входом второго блока -20 сравнения, вькод которого соединен со вторым входом схемы И 21, Выход генератора 23 соединен со вторым входом управляемого делителя 24 напряжения, выход которого

1330467

с входамн третьего 25 и го 26 усилителей, выходы соединены с входами источни5 излучения соответственно. к перемещения работает слебразом.

ра ро то на ур пе из из KI ен эт де во то на ст в ни по

Сигнал высокой частоты f (например, 30 кГц) с генератора 23 через управляемый делитель 24 напряжения, третий 25 и четвертый 26 усилители поступает на входы источников 2 и 5 излучения. Часть потока излучения.

15

ется от перемещающегося объекта измерения и попадает на фотоприемники 3 и 6, а затем усиливается усилителями 7 и 8. Для увеличения помехозащищенности сигнал фильтруется полосовыми фильтрами 16 и 17, настроенны- 20 ми на частоту f, детектируется амплитудными детекторами 18 и 19 и в виде сигнала постоянного уровня, величина которого определяется линейным перемещением объекта измерения, поступает через блоки 14 и 15 памяти и первый блок 9 суммирования на измерительный выход датчика; на входы вычитания, затем

25

блоков 11 и 12

первый блок 13 сравнения (в случае ЗО равенства приращения сигналов с первого 18 и второго 19 амплитудных детекторов) вырабатывает контрольный сиг-г нал, который через схему И 21 разрешает занесение информации в блоки . 14, 15 памяти; на первый и второй входы второго блока 22 суммирования, выходной сигнал которого, являющийся управляющим для управляемого делителя 24 напряжения, обеспечивает регулиро- до излучения и фотоприемника, предназЗЬ

разность между верхним и нижним порогом компаратора) равны между собо то на вход схемы И 21- поступит сигнал высокого уровня.Сигнал низкого уровня будет появляться во время переходных процессов, т.е. во время изменения сигналов источника 2 и 5 излучения при изменении коэффициент KI отражения от объекта и коэффициента К 2 пропускания среды. Так как это время на выходах амплитудных детекторов 18 и 19 будут присутствовать ложные значения сигналов, то с контрольного выхода схемы И 21 на входы блоков 14 и 15 памяти поступит сигнал, запрещающий занесени в них информации, т.е. ложные значе ния сигнала на выходе датчика не появятся.

Таким образом, использование пред лагаемого датчика 2 (по сравнению с известными) повьшает точность измерения датчика за счет регулирования мощности оптического излучения, моду ляции оптического излучения сигналом высокой частоты с последующей фильтрацией и детектированием и исключени из результатов измерения ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних условий.

Формула изобретения

Дифференциальный фотоэлектрически датчик линейных перемещений, содержащий два фотоэлектрических преобразователя, каждый из- которых состоит из оптически связанных источника

вание мощности источников 2 и 5 излучения при изменении коэффициента KI отражения от объекта и коэффициента К2 пропускания среды. Управляющий сигнал в этом случае будет изменяться до тех пор, пока суммарный сигнал на выходах амплитудных детекторов 18 и 19 не достигнет номинального значения, определяемого сигналом источника to опорного напряжения. Этот же с 1гнал1 с выхода второго блока 22 суммирования поступает в блоки 11 и 12 вычитания в качестве опорного и на второй вход второго блока 22 суммирования, выполненного на схеме двухпороГового компаратора, где , сравнивается с сигналом источника 10 опорного напряжения. Если эти сиг-. налы с точностью + йх (где 2йх 45

50

55

наченные для симметричного размещени относительно объекта первьш и второй усилители, первый блок суммирования, вьшолненный в виде дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, два блока вычитания, первьш блок сравнения, два блока памяти, выходы фотоприемников первого и второго фотоэлектрических преобразователей связаны с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы блоков вычитания соединены с входами первого блока сравнения, выходы блоков памяти соединены с входами первого блока суммирования, выход которого является измеритель- .ным выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен

0

5

0

5

О о излучения и фотоприемника, предназЬ

разность между верхним и нижним порогом компаратора) равны между собой то на вход схемы И 21- поступит сигнал высокого уровня.Сигнал низкого уровня будет появляться во время переходных процессов, т.е. во время изменения сигналов источника 2 и 5 излучения при изменении коэффициента KI отражения от объекта и коэффициента К 2 пропускания среды. Так как это время на выходах амплитудных детекторов 18 и 19 будут присутствовать ложные значения сигналов, то с контрольного выхода схемы И 21 на входы блоков 14 и 15 памяти поступит сигнал, запрещающий занесение в них информации, т.е. ложные значения сигнала на выходе датчика не появятся.

Таким образом, использование предлагаемого датчика 2 (по сравнению с известными) повьшает точность изме рения датчика за счет регулирования мощности оптического излучения, модуляции оптического излучения сигналом высокой частоты с последующей фильтрацией и детектированием и исключения из результатов измерения ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних условий.

Формула изобретения

Дифференциальный фотоэлектрический датчик линейных перемещений, содержащий два фотоэлектрических преобразователя, каждый из- которых состоит из оптически связанных источника

5

0

5

наченные для симметричного размещения относительно объекта первьш и второй усилители, первый блок суммирования, вьшолненный в виде дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, два блока вычитания, первьш блок сравнения, два блока памяти, выходы фотоприемников первого и второго фотоэлектрических преобразователей связаны с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы блоков вычитания соединены с входами первого блока сравнения, выходы блоков памяти соединены с входами первого блока суммирования, выход которого является измеритель- .ным выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен

двумя полосовыми фильтрами, двумя амплитудными детекторами, вторым блоком сравнения, схемой И, вторым блоком суммирования, генератором, упра.вляемым делителем напряжения, третьим и четвертым усилителем, выходы первого и второго усилителей связаны с последовательно соединенными полосовыми фильтрами и амплитудными детекторами, выход первого амплитудного детектора соединер с первыми входами первого блока памяти, первого блока вычитания и второго блока суммирования, выход второг амплитудного детектора соединен с первыми входами второго блока памяти, второго блока вычитания и вторым входом второго блока суммирования, выход которого соединен с первым входом управляемого

ор А. Ревин 3570/42

Составитель Е. Глазкова Техред И.ПопЬввч

Корре Подпи

Тираж 676

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 I

делителя напряжения, вторыми входами блоков вычитания и первым входом второго блока сравнения, выход источника, опорного напряжения соединен с третьим входом второго блока суммирования и вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом первого блока сравнения, а выход, яв- лякщийся контрольным выходом датчика, соединен с вторыми входами первого и второго блоков памяти, выход генератора соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входами третьего и четвертого усилителей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго источников . излучения.

Корректор Н. Король Подписное