Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении.

Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности преобразователя путем введения фазовой интерполяции младшего разряда считывания,

На фиг.1 и 2 представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит нитевид- ный источник 1 света, отражатель 2, кодируемый вал 3, полый барабан 4, щель 5, кодовый фотоприемник 6 с дискретными дорожками 7, двухфазный генератор 8 сигналов несущей частоты, первый делитель напряжения, выполненный на резисторах 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, формирователь 12 кода, пару дополнительных дорожек 13 и 14, пару дополнительных дорожек 15 и 16, второй делитель напряжения, выполненный на резисторах 17 и 18,

Преобразователь работает следующим образом.

Световой поток нитевидного источника 1 света проходит через щель 5 полого барабана 4, отразившись от отражателя 2, попадает на фотоприемник 6 в виде радиального светового штриха так, что перекрывает дискретные фоточувствительные дорожки 7,13, 14, 15 и 16 таким образом, что, в выбранных параметрах преобразователя, сопротивление между точками аиЬ, Ьис, d и е, enf меняется по законам

In Rl R91+Rm1slrV -y

R2 Ro2-Rm2 R3 Ro3+Rm3Cos- /

f+ R4 Ro4- Rm4 p

где fn - угловая мера фоточувствительной ячейки младшего разряда считывания;

измеренное перемещение;

Rmi, Roi - соответственно амплитуда переменной и величина постоянной составляющих сопротивлений Ri, Ra, Ra, R-з.

Как показано на фиг.2 сопротивления RI и R2 - первой пары, Рз и - второй пары дополнительных дорожек 13-16 и сопротивления резисторов Q, 10, 17 и 18 собраны в мостовые схемы, соответствующие диагонали которых запитываются напряжениями Uisin (Wt, Uacos o t, снимаемыми с выхода двухфазного генератора 8 несущей частоты так, что напряжения между точками b, g, и d, h соответственно равны

0

5

Ubg b - Щ ) (R9+RR2io)Sin ЙЛ:

(5)

Ueh -4Ph U2(R;j R1718+RR18) -COSC.

(6)

Сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 определяется выражением UDY + Ueh (7) при выполнении условий

Roi Ro, 1 14;(8)

Rmi Rm, i 14;(9)

R9 Rio Ri7 Ris R:(10)

Ui U2 U; (11)

UDY V

2R0

cos(™-)

(12)

0

5

0

5

0

5

0

5

На выходе дифференциального усилителя 11 образуется сигнал постоянной амплитуды с фазой, прямо пропорциональной измеренному перемещению р.

Сигнал с выхода дифференциального усилител 11 подается на второй вход формирователя 12 кода, на вход первый которого подается сигнал с выхода двухфазного генератора 8 несущей частоты.

Разность фаз между напряжениями, приложенными к первому и второму входам формирователя 12, преобразуются в кодовые сигналы, соответствующие угловому перемещению р , лежащему в пределах единицы младшего разряда кодового фотоприемника 6.

Кроме того, на формирователь 12 кода заводятся сигналы с дорожек 7, что позволяет выполнить соответствующее согласование кодовых эквивалентов углового перемещения, полученных в результате считывания и фазовой интерполяции.

Как видно из выражения (12), значение начального фазового сдвига выходного сигнала дифференциального усилителя 11 ме- няется в диапазоне от 0 до 2япри изменении угла поворота р на величину, не превышающую. Пусть разрешающая способность преобраователя фаза - код равна я/у, тогда количество двоичных выходных разрядов преобразователя фаза - код можно оценить, исходя из неравенства

ng 1slog2(2§0 1одг(2у).

Таким образом, эти разряды являются дополнительными к существующим разрядам считывания.

Формула изобретения Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код, содержащий нитевид- нььй источник света, отражатель, кодируемый вал, полый барабан, щель, кодовый фотоприемник с дискретными дорожками,

отличающийся тем, что. с целью повышения точности и разрешающей способности преобразователя, в него введены двухфазный генератор сигналов несущей частоты, два делителя напряжения, дифференциальный усилитель, формирователь кода, на кодовом фотоприемнике выполнены две пары дополнительных дорожек, размеры активных и пассивных участков в направ- лении перемещения которых равны половине активного участка дорожки младшего разряда основных дорожек, на линиях границ активных участков которой расположены границы соответствующих активных участков первой пары дополнительных дорожек, а границы активных участков второй пары дополнительных дорожек смещены относительно одноименных участков первой пары дополнительных дорожек на половину размера активного участка, внутри каждой пары дорожки размещены со сдвигом на размер активного участка, первый выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первым выводом первой пары дополнительных дорожек и с первым выводом первого делителя напряжения, второй выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первым выводом второй пары дополнительных дорожек, первым выводом второго делителя напряжения и первым входом формирователя кода, вторые выводы каждои пары дополнительных дорожек соединены соответственно с первым и вторым входамидифференциального усилителя, выход которого подключен к второму входу формирователя кода, третьи выводы каждой

пары дополнительных дорожек соединены соответственно с вторыми выводами первого и второго делителей напряжения, третьи выводы которых соединены с третьим и четвертым входами дифференциального усилителя, группа входов формирователя кода соединена с выводами основных дорожек кодового фотоприемника.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении, машиностроении и др. Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности преобразователя путем введения фазовой интерполяции младшего разряда считывания. Преобразователь содержит нитевидный источник света, отражатель, кодируемый вал, полый барабан, щель, кодовый фотоприемник 6 с дискретными светочувствительными дорожками 7, двухфазный генератор 8 сигналов несущей частоты, первый делитель напряжения на резисторах 9, 10, дифференциальный усилитель 11, формирователь 12 кода, первую 13, 14 и вторую 15, 16 пары дополнительных светочувствительных дорожек, второй делитель напряжения на резисторах 17, 18. Введение дополнительных светочувствительных дорожек 13, 14, 15, 16, включение их с помощью резисторов 9, 10, 17, 18 в мостовые схемы, которые запитываются квадратурными сигналами с генератора 8, суммирование выходных сигналов мостовых схем на дифференциальном усилителе позволяют осуществить фазовую интерполяцию младшего разряда считывания, что существенно увеличивает разрешающую способность преобразователя, а следовательно, повышает точность преобразования. 2 ил.

ЩЦ11