Преобразователь перемещения в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/24 

(|)Ормирователя сигналов соединен с первыми входами первого и третьего счетчиков, вькоды первого и третьего, второго и четвертого триг: 7еров соеди иены соответственно с цервыми и вторы- ми входами .первого и второго элемен-. тов 2 И- ИЛИ соответственноJ первый и второй выходы генератора соединены . соответственно с третьими и четвертьгми входами первого и второго элемен - .тов 2 соответственно и с входами элемента ИЛИ, выход которого со- единен с вторым входом первого счет™ чика, выходы первого и второго

ментов 2 соединены с вторыми (входами второго и третьего счетчиков соответственно, первые входы первогоj второго и третьего счетчиков, объединены.. 2„ Пре,образователь по п,1, о т -

тем, что селекличающийстор импульсов содержит два инвертора, два триггера и два элемента И, вход . первог о инвертора является первым 13ХОДОМ селектора, а выход первого ин- вертора соединен с. первым входом перо 5

0

3094

вого триггера, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, первый вход второго триггера .соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является вторым входом селектора, второй вход второго триггера соединен с выходом первого триггера, а выход соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом Второго инверто7 ра.и является вторым выходом селектора, выход,второго инвертора соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом первого триггера, выход второго элемента И является первым вьхходом селектора.

3, Преобразователь по п,1,. о т - л и чающийся тем, что формирователь импульсов Содержит последо- вательно расположенные на одной опти-., ческой оси излучатель, диафрагму и ф6-: топриемник, выход которого является выходом формирователя импульсов, при-- чем расстояние между излучателем и диафрагмой больше толщины анализатора.

Изобретение относится к автоматике и. вычислительной технике и может быть использовано в сварочном производстве при контроле сварочных перемещений и деформаций изделий при их сварке Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя5 на фиг,2 -анализатор; на фиг.3 - электрическая схема селектора импульсов; на фиг.4 - временные диаграммы работы преобразо- вателя.

Преобразователь содержит излуча- тель 1, коллима.тор 2, анализатор 3 линзу 4, фотоприемник 5, формиррва-. тель- 6 импульсов, двигатель 7, форми- рователь 8-13 сигналов, регистры 14- 16, делители 17 и 18 кода, счетчики 19-21, селектор 22 импульсов, триггера. 13-26, генератор 27 элемент ИЛИ 28, элементы 2И-Ш1И 29 и 30, формирователь & содержит излучал-ель 31, фотоприемник 32 и диафрагму 33, анализато содержит прозрачные окна 34. и 35, прозрачное окно-34 имеет зону 36 срабатывания формирователя 6, анализатор 3 имеет зону 37 измерения, отверстие 38 под ось, селектор 22 импульсов содержит инвертор, 39, триггеры 40 и 41, элементы И 42 и 43, инвертор 44, на

временных диаграммах представлены сигналы 45 с выхода формирователя 6, 46 - ..с выхода фотоприемника 5, 47 - с второго выхода селектора 22 импульсов Г 48 - с первого выхода селектора 22 им пульсов, 49 и 50 - с выходов триггеров 25 и 26 соответственное,51 и 52- с выходов тригге.ров 23 и 24,

Преобразователь работает следзтощим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер с закрепленным на нем коллиматором 2, устанавливается на -неподвижном основании. Анализатор 3 и связанные с ним линза 4, фотоприемник 5, формирователь 6 и двигатель 7 укрепляются на контролируемом объекте. Один .раз за полньш оборот анализатора 3 прозрачное окно 34 и окно 35 открывают путь товому потоку излучателя 1 к фотопри- емнику 5, на выходе которого вырабатываются импульсы 46..При .этом окно 34 явля- ется одновременно зоной 36 срабатывания формирователя 6,, которая открывает путь световому потоку от излулателя , 31 к фотоприемнику 32 jepes диафрагму 33. На выходе формирователя 6 вы-, раба тывается импульс 45. При помощи селектора 19 из импульса 46 выделяются импульсы 48 и 47-, соответствуннцие

пересечению луча излучателя 1 окнами 34 и 35.

Одна из реализаций селектора 19 приведена на фиг.З. По приходу поло-(

ц , Точность ограничена лишь размерами диафрагмы 33.

Пусть эффективный радиус пятна из

лучателя I в плоскости анализатора 3 |

жительного фронта импульса 45, посту равен г и пятно находится в точке О .. пающего через инвертор 39 на вход ус- Под эффективным радиусом пятна пони тановки триггера 40, последний устанавливается в единичное состояние. Этим разрешается запись информации в; триггер 41 . Положительный фронт им-- пульса 47, следующего за импульсом 45 (при этом предполагается, что анализатор 3 на фиг.2 по часовой стрелмается максимальное расстояние от центра пятна до точки, интенсивность

10

излучателя в которой равна порогу ера батывания фотоприе1-шика 5. При вращении пятна излучателя I вокруг центра О анализатора 3 (что равносильно вращению анализатора 3 вокруг своей оси),

ке, а луч излз чателя 1 может находить-- фотоприемник 5 вырабатывает импульсы

ся только в зоне. 37), устанавливает триггер 41 в единичное состояние, обеспечивая тем самым свое прохождение на выход селектора 22 через эле47 ,и 48. Пусть 0 центр пятна при выходе его за границу прозрачного ок на 34; 0,; - центр пятна при входе егс в прозрачное окно 34j центр пят

мент И 43 к блокам J2 и-13. Одновре- 20 на при входе его в прозрачное окно

30

менно этот же импульс через инвертор 44 поступает на вход стробирования триггера 40 и своим отрицательным (задним) фронтом сбрасывает в ноль. Таким образом, формируется сигнал 47. 25 При сбросе триггера 40 происходит сброс триггера 41 и блокируется прохождение импульсов на выход селектора 22 через элемент И 43, однако при этом разрещается прохождение импульсов 48 через элемент И 42 к формирователям 8 и 9. При приходе следующего импульса 45 описанньй процесс повторяется. Таким образом, осуществляется разделение селектором 22 входного сигнала 46 на два сигнала 47 и 48. Такое разделение возможно, поскольку последовательность прохождения импульсов 45 и 46 не изменяется.

40

45

Анализатор 3 представляет собой диск из оптически црозрачного материала, например из стекла, с нанесенной на него непрозрачной маскрй с прозрачными окнами 34 и 35 (фиг.2). В центре диска имеется отверстие 38 под ось, на которой он вращается. Анализатор 3 приводится в движение двигателем 7. Прозрачное окно 34 образовано сдвинутыми по фазе на угол С радиальными прямыми OD и ОС, а прозрачное окно 35 рбразовано сдвинутыми по фазе на угол )д:.: левосторонними спиралями Архимеда, развернутыми по радиусу на угол ( Cfg ). Диафрагма 33,установленная перед излучателем 32 s формирователе 6, 55 позволяет вьщелить импульс 45, длительность которого с большой точностью пропорциональна углу сдвига фаз

50

35,- 0 - центр пятна при выходе из прозрачного окна 35. Причем точка М - точка касания пятна с центром О и спирали ОАЕ, N - точка касания пятна с центром Oj и спирали ОБЕ, DJc - точки касания пятен с центрами 0 и 0 С границами прозрачного окна 34, В идеальном случае, когда пятно излучателя 1 в плоскости анализатора 3 стягивается в точку (), точками пересечения пятна и прозрачного окна

34являются точки С и D, а точками пересечения пятна и прозрачного окна

35- точки А и В. Причем точки А, В, С и D лежат на окружности радиуса р(р - полярная координата точки О). Полярная координата (J) точки О определяется углом между положением границы OD прозрачного окна 34 и в момент выключения формирователя 6 (задний фронт импульса 45) и радиус-вектором 00 . Уравнение спирали Архимеь

р ,

гдер ,Ц) - п олярные координаты точек

спирали Архимеда; а - постоянный коэффициент,

R

Значение угла ( выбирается равным , рад. На основании изложенного мож- можно записать

да в полярных координатах имеет вид

оп СО(р/а + M z+t P

т Т

сек СО(4 о

2tFi)

где Lfi 1, ..OjOB; Lf, 0,OD if 64.ОС, причем Cf, Ц,(р) Var.. Vj . (р) Var, tfg const.

ц , Точность ограничена лишь размераравен г и пятно находится в точке О . Под эффективным радиусом пятна понимается максимальное расстояние от центра пятна до точки, интенсивность

равен г и пятно находится в точке О .. Под эффективным радиусом пятна пони

излучателя в которой равна порогу ера батывания фотоприе1-шика 5. При вращении пятна излучателя I вокруг центра О анализатора 3 (что равносильно вращению анализатора 3 вокруг своей оси),

фотоприемник 5 вырабатывает импульсы

фотоприемник 5 вырабатывает импульсы

47 ,и 48. Пусть 0 центр пятна при выходе его за границу прозрачного ок на 34; 0,; - центр пятна при входе егс в прозрачное окно 34j центр пят

на при входе его в прозрачное окно

30

25

0

5

0

35,- 0 - центр пятна при выходе из прозрачного окна 35. Причем точка М - точка касания пятна с центром О и спирали ОАЕ, N - точка касания пятна с центром Oj и спирали ОБЕ, DJc - точки касания пятен с центрами 0 и 0 С границами прозрачного окна 34, В идеальном случае, когда пятно излучателя 1 в плоскости анализатора 3 стягивается в точку (), точками пересечения пятна и прозрачного окна

34являются точки С и D, а точками пересечения пятна и прозрачного окна

35- точки А и В. Причем точки А, В, С и D лежат на окружности радиуса р(р - полярная координата точки О). Полярная координата (J) точки О определяется углом между положением границы OD прозрачного окна 34 и в момент выключения формирователя 6 (задний фронт импульса 45) и радиус-вектором 00 . Уравнение спирали Архимеь

р ,

гдер ,Ц) - п олярные координаты точек

спирали Архимеда; а - постоянный коэффициент,

R

Значение угла ( выбирается равным , рад. На основании изложенного мож- можно записать

да в полярных координатах имеет вид

оп СО(р/а + M z+t P

т Т

сек СО(4 о

2tFi)

где Lfi 1, ..OjOB; Lf, 0,OD if 64.ОС, причем Cf, Ц,(р) Var.. Vj . (р) Var, tfg const.

Из фиг,2 следует, что в идеальном случае () длительность Тл импуль - са 49, образованного между передними фронтами импульсов 47 и 48, nponopUH ональна полярной координате О точки О . Этой же координате пропорцио нальна длительность Тл импульса 50 между задними фронтами импульсов 47 и 48. Аналогичным образом полярная координата (о точки О пропорциональ на длительностям Т,,, Т(я импульсов 51 и 52., образованных передними (задними) фронтами импульсов 48 и 45. Ука- занные импульсы формируются при помо- щи формирователей и триггеров 23-26. Выражения для длительностей сформированных лмпульсов будут иметь ви ...

(4 pi-yr i),. р(Ч р+Ч з-М .),

tt pcCoCtpcf tM-,), 5(} -(,), Л гдеЧ р «Усе углы, пропорциональные полярным.координатам р, ( точки О соотввт ственно. При помощи генерато™ ра 27, на выходе которого формируют- йя двеJ.сдвинутые на и относительно друг друга, последовательности им- , пVльcoв частотой f, и элементов 28- 30 на счетчиках 19-21 за один оборот анализатора 3 формируются значения кодов: .

N,, . .

N,j о;

Фив.1

. N,j ((p,-q),)cofo.

По переднему фронту импульса 45 происходит перепись, кодов N { , и N.j в регистры 14-16, а затем обнулетт ние счетчиков 19-21,и начинается новый цикл работы преобразователя. При этом коды Ыф и NP на выходе делителей 17 и 18 определяются из выражений

ы -

Ч-Ф.

t

„ N,3 М р -Cb-tfiL

р N7 2 TiT Полярные координаты точки О деляются из выражений

,/

опре

Cf Lfc 2 irNi, р a(f

Р

- aCtfj-), u,p a((p2), . .

где ЬП методическая погрешность определения координаты Таким образом, умножая.значения кодов N(j, Nn на постоянные коэффициенты 27 и Та соответственно, можно. получить полярные координаты Л и ( центра пятна О .излучателя 1 в плоскости анализатора. 3. При необходимое - ти можно легко перейти к декартовым координатам по формулам X pcosl| ;

X р sinlf.

35

J7

J«

к Злокан 8,3 Тсек

кЪлакан 22,23

.J .

Фиг.