Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта.

Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и светового потока излучателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - В1эеменные диаграммы.

Преобразователь линейных перемещений содержит два линейных фотоприемника i и 2, образующие микросборку,, и расположенную между ними и светодиодом 3 подвижную прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса шириной в половину ширины линейки, так, что затемненные части на концах линейки равнялись их прозрачными участками, причем фотоприемнихи 1 и 2 расположены перпендикулярно движению линейки и линия их р азделения проходит по ее продольной оси си.мметрии, выходы фотоприемников 1 и 2 подключены к входам первого усилителя 5 и второго усилитепя 6 переменного тока соответственно, выход усилителя 5 соединен с первыми суммирующими входами первого сумматора 7 и второго сумматора 8, а выход усилителя 6 подкл.ючен к второму суммирующему входу сумматора 7 и к второму вычитающему входу сумматора 8, выход генератора 9 переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами сумматоров 7 и 8 соответственно, выход сумматора 7 через третий усилитель 10 переменного тока и светодиод 3 объединен общей точкой схемы, а выход второго сумматора 8 через детектор 11 выходной клеммой всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора 9 переменного напряжения (фиг. 2), стабилизированный по амплитуде, через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный световой поток лучей через прозрачную линейку 4. На выходах усилителей 5 и 6, куда поступают сигналы от фотоприемников 1 и 2 соответственно, образуется переменное напряжение с частотой генератора 9 и амплитудами, линейно связанными с величиной перемещения левого конца линейки относительно оптической оси фотоприемников 1 и 2 (фиг. 2).

Причем на выходе усилителя 5 имеется сигнал, прямо пропорциональный перемещению:

(,Л ,

(1)

где X - нор.мированное перемещение левого 0конца линейки относительно оптической оси фотодатчика, изменяющееся в предатах от О до 1; /Ci - коэффициент передачи первого преобразовательного тракта, а на выходе усилителя 6 - напряжение 5

U6-/(2(1-A ),(2)

где Kz - коэффициент передачи второго преобразовательного тракта.

Коэффициенты передачи первого и второго трактов, обусловленные чувствительностью фотоприемников и коэффициентами усиления усилителей 5 и 6, выбираются одинаковыми К К2Для получения выходного сигнала преоб- 5 разователя на суммирующий вход сумматора 8 поступает напряжение с выхода усилителя 5, а на его вычитающий вход - с выхода усилителя 6, при этом

/ V5-l/e 2/,X-/,(3)

0 Выходной сигнал 8 прямо пропорционален величине перемещения, но имеет смещение (-К.) Это смещение исключается при подаче на третий суммирующий вход сумматора 8 сигнала с выхода генератора 9, амплитуда которого выбирается, исходя из

5 равенства . Окончательно

Ub,(iA-K.,+ (,X(4)

и после детектирования на выходе преобразователя получается аналоговый сигнал, прямо пропорциональный величине линейного перемещения линейки 4 относительно оптического датчика.

Совокупность блоков 7, 10, 3, 1, 2, 5, 6, 9 образует замкнутый контур, предназначенный для стабилизации крутизны всего оптоэлектронного тракта, зависящей от чувствительности фс оприемников 1 и 2 и от интенсивности излучения светодиода 3.

На вход замкнутой системы подается стабильное по амплитуде напряжение с выхода генератора 9. Эта уставка сравнивается с суммой выходных напряжений 5 и 6. Последняя при любом положении датчика должна быть величиной постоянной

i/,(,A4-/(i+;0.

Сумматор 7 сравнивает сумму этих напряжений с уставкой, и рассогласование усиливается усилителем 10, выходное напряжение которого является питающим для светодиода 3.

Такая система стабилизации отслеживает возможные изменения как крутизны чувствительности фотоприемников, так и изменение интенсивности излучения светодиода 3, поскольку и при изменении чувствительности и при изменении интенсивности происходит нарущение равенства (5), что приводит к изменению питающего напряжения 3, автоматически компенсируя по- грещности от изменения коэффициента передачи всего оптического тракта.

Дрейф выходного сигнала фотоприемников 1 и 2 исключается за счет использования в качестве информации о перемещении переменной составляющей выходного сигнала усилителей переменного тока 5 и 6.

Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений, содержащий оптически прозрачную подвижную линейку, световод и линейный фото- с приемник, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений за счет исключения составляющей погрещ- ности от дрейфа фотоприемника, изменения

О крутизны его характеристики и изменения потока светоизлучателя, он снабжен вторым фотоприемником, тремя усилителями переменного тока, генератором переменного напряжения, двумя сумматорами и детекто 5 ром, первый и второй фотоприемники расположены на одной оси, перпендикулярной движению оптически прозрачной линейки, так, что линия их разделения расположена по продольной оси симметрии линейки, линейка выполнена с нанесенной по диагона20 ли непрозрачной полосой щириной в половину ширины линейки и величиной затемненного края на обоих концах линейки, равной величине прозрачного участка, выходы фотоприемников подключены к вхо25 дам первого и второго усилителей переменного тока соответственно, выход первого усилителя переменного тока соединен с первыми суммирующими входами первого и второго сумматоров, а выход второго усилителя переменного тока подключен к второму

30 суммирующему входу первого сумматора и второму вычитающему входу второго сумматора, выход генератора переменного напряжения объединен с третьим вычитающим и суммирующим входами первого и второго сумматоров соответственно, выход

35 первого сумматора через третий усилитель переменного тока и светодиод объединен с общей точкой схемы, выход второго сумматора соединен с входом детектора, а выход детектора является выходом преобразователя.

5 Вых. 6

t

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения линейных перемещений объекта. Целью изобретения является повышение технологичности и точности за счет исключения дрейфа фотоприемников, стабилизации крутизны их характеристик и светового потока излучателя. Цель достигается тем, что в преобразователь линейных перемещений, содержащий светодиод 3 и линейный фотоприемник 1, расположенные на одной оптической оси по разные стороны от прозрачной подвижной линейки 4, введены второй фотоприемник 2, три усилителя 5,6,10 переменного тока, генератор 9 переменного напряжения, два сумматора 7,8 и детектор 11. Выходной сигнал генератора 9 через сумматор 7 и усилитель 10 поступает на светодиод 3, создавая переменный световой поток через прозрачную линейку 4, на которую нанесена по диагонали непрозрачная полоса. Выходной сигнал сумматора 8 пропорционален величине линейного перемещения линейки 4. Стабилизация крутизны характеристик фотоприемников 1,2 и потока излучения от светодиода 3 происходит за счет автоматического поддержания генератором 9 напряжения, равного суммарному сигналу, поступающему с фотоприемников 1,2. 2 ил.

6 и/у.8

Ыбых

Xi

Хг

Фиг. г