Устройство для формирования сигнала начала отсчета растрового преобразователя перемещения Советский патент 1992 года по МПК G01B21/22 

ю со о

ON

О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении растровых преобразователей перемещения.

Известно устройство для формирова- ния сигнала начала отсчета растрового преобразователя перемещения, содержащее преобразователь перемещения, имеющий на подвижном и неподвижном элементах окна, оптически связанные с источником света и фотоприемником, дискриминатор и компаратор.

Недостатком устройства является необходимость наличия блока определения направления перемещения,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для формирования сигнала отсчета растрового преобразователя перемещения, содержащее преобразователь перемещения, имеющий на подвижном элементе окно, а на неподвижном элементе два смещенных друг относительно друга окна, оптически связанных с источником света и двумя фотоприемниками, дискриминатор, ключевой элемент, первый и второй компараторы, источник опорного сигнала, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов.

Недостатком известного устройства яв- ляется погрешность формирования сигнала начала отсчета при противоположных направлениях перемещения подвижного элемента растрового преобразователя перемещения.

Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала начала отсчета при противоположных направлениях перемещения подвижного элемента растрового преобразователя перемещения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для формирования сигнала начала отсчета растрового преобразователя перемещения, содержащее преобразователь перемещения, имеющий на подвижном элементе окно, а на неподвижном элементе два смещенных друг относительно друга окна, оптически связанных с источником света и двумя фотоприемниками, дискриминатор, ключевой элемент, первый и второй компараторы, источник опорного сигнала, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, снабжено элементом И, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а выход соединен с управляющим входом ключевого элемента, дискриминатор выполнен в виде третьего и четвертого компараторов, первые входы которых подключены к синфазно включенным

фотоприемникам, второй вход третьего компаратора соединен с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с первым входом третьего компаратора, элементом задержки, вход которого подключен к выходу четвертого компаратора, и элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходу третьего компаратора и выходу элемента задержки, а выход соединен с информационным входом ключевого элемента.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства.

Устройство для формирования сигнала начала отсчета растрового преобразователя перемещения содержит растровый преобразователь 1 перемещения, дискриминатор

2,ключевой элемент 3, два компаратора 4 и 5, источник 6 опорного сигнала и логический элемент И 7,

Растровый преобразователь 1 перемещения состоит из оптически связанных источника 8 света, двух синфазно включенных фотоприемников 9 и 10, подвижного элемента 11с одним окном и неподвижного элемента 12 с двумя смещенными друг относительно друга окнами.

Дискриминатор 2 состоит из двух компараторов 13 и 14, элемента 15 задержки и логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16.

Выход фотоприемника 9 соединен с первыми входами компараторов 4 и 13, выход фотоприемника 10 соединен с первыми входами компараторов 5 и 14. Вторые входы компараторов 4 и 5 соединены с выходом источника 6 опорного сигнала. Выходы компараторов 4 и 5 соединены с входами элемента И 7, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента

3.Второй вход компаратора 13 соединен с первым входом компаратора 14, второй вход которого соединен с первым входом компаратора 13. Выход компаратора 13 соединен с одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, выход компаратора 14 соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 через элемент 15 задержки, например интегрирующую цепь. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 соединен с первым выходом 17 устройства, Ключевой элемент 3 включен между входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и общей шиной.

Выход элемента И 7 дополнительно соединен с вторым выходом 18 устройства. Выход 17 устройства является выходом сигнала начала отсчета, а выход 18-выходом сигнала Рабочая зона.

При использовании устройства в .первичном измерительном преобразователе перемещения его подвижный элемент 11 связывают кинематически с подвижным элементом первичного преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении подвижного элемен- та 11 его окно постепенно открывает окна неподвижного элемента 12. При этом фотоприемники 9 и 10 вырабатывают два сигнала И 9 и И 10, смещенных во времени друг относительно друга.

Положение преобразователя, когда сигналы И 9 и И 10 равны, единственно во всем диапазоне перемещений преобразователя и служит моментом начала отсчета перемещений. Интервал перемещений преобразо- вателя, внутри которого сигналы И 9 и И 10 превышают опорный сигнал И 6, составляет рабочую зону.

При движении в рабочей зоне в прямом направлении сигнал И 9 уменьшается, сиг- нал И 10 увеличивается. В момент равенства этих сигналов сигнал на выходе компаратора 13 изменится скачком от 1 до О, сигнал на выходе компаратора 14 также изменится скачком от 0 до 1, сигнал после элемента 15 задержки - по экспоненте. При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 появится импульс, передний фронт которого соответствует моменту равенства сигналов И 9 и И 10, т. е. сигнал начала отсчета. Длительность этого импульса зависит от уровня срабатывания элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и крутизны экспоненты и изменяется при изменении параметров элемента 15 задержки. При движении в обрат- ном направлении, когда И 9 увеличивается, а И 10 уменьшается, на выходе элемента 16 также появится импульс, передний фронт которого соответствует моменту равенства сигналовИЭи И 10, т.е. тому же положению преобразователя, что и при движении в прямом направлении.

Одновременно сигналы фотоприемников 9 и 10 поступают на входы компараторов 4 и 5, на вторые входы которых подается опорный сигнал И 6 источника 6 опорного сигнала, существенно превышающий уровень помех.

Вне рабочей зоны сигналы И 9 и И 10 фотоприемников 9 и 10 меньше опорного сигнала И 6 и, следовательно, на выходе компараторов 4 и 5 и элемента И 7 сигнал равен 0, ключевой элемент 3 замкнут, выход устройства заблокирован на общую шину, т. е. сигнал на выходе 17 устройства всегда

равен 0. В рабочей зоне, т. е. когда сигналы И 9 и И 10 фотопрйемников превышают опорный сигнал И б, на выходе элемента И 7 появляется разрешающий сигнал, который, поступая на управляющий вход ключевого элемента 3, размыкает его, создавая условия, при которых формируемый дискриминатором 2 импульс начала отсчета поступает на выход 17 устройства. После прохождения рабочей зоны ключевой элемент 3 снова замыкается.

Таким образом, исключено появление на выходе устройства ложных импульсов начала отсчета перемещения как в рабочей зоне, где сигналы фотоприемников существенно выше уровня помех, так и вне рабочей зоны, где выход устройства заблокирован.

При монтаже устройства и согласовании импульса начала отсчета, который для повышения точности формируют узким, с положением кругового первичного преобразователя поиск узкого импульса требует медленных перемещений подвижного элемента преобразователя в пределах всего диапазона его перемещений. Эта операция весьма трудоемкая. Для упрощения и снижения трудоемкости монтажа устройства используют сигнал Рабочая зона, формируемый на выходе 18, который существенно шире импульса начала отсчета. Сначала находят рабочую зону, а затем при медленном вращении преобразователя и сам сигнал начала отсчета,

Положение подвижного звена преобразователя, при котором формируется сигнал начала отсчета, можно изменять, например, путем изменения амплитуды одного или обоих сигналов И 9 и .И 10 фотоприемников.

Использование предлагаемого устройства в растровых преобразователях перемещения позволит повысить их точность, надежность, снизить трудоемкость их монтажа.

Формула изобретения

Устройство для формирования сигнала начала отсчета растрового преобразователя перемещения, содержащее преобразователь пе- ремещения, имеющий на подвижном элементе окно, а на неподвижном элементе два взаимосмещенных окна, оптически связанных с источником света и двумя фотоприемниками, дискриминатор, ключевой элемент, первый и второй компараторы, источник опорного сигнала, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности формирования сигнала начала отсчета при противоположных направлениях перемещения

подвижного элемента растрового преобразователя перемещения, оно снабжено элементом И, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а выход соединен с управляющим входом ключевого элемента, дискриминатор выполнен в виде третьего и четвертого компараторов, первые входы которых подключены к синфазно включенным фотоприемникам, второй вход третьего компаратора соеди0

нен с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с первым входом третьего компаратора, элементом задержки, вход которого подключен к выходу четвертого компаратора, и элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. входы которого подключены к выходам третьего компаратора и элемента задержки, а выход соединен с информационным входом ключевого элемента.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала начала отсчета при противоположных направлениях перемещения подвижного элемента растрового преобразователя перемещения. При перемещении подвижного элемента 11 относительно неподвижного элемента 12 преобразователя перемещения 1 на выходах фотоприемников 9, 10, освещаемых источником 8 света, формируются сигналы, смещенные по времени друг относительно друга. Компараторы 13, 14, элемент 15 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, входящие в дискриминатор 2, формируют импульс начала отсчета, который стробиру- ется с помощью источника 6 опорного сигнала, компараторов 4, 5, элемента И 7 и ключевого элемента 3. 2 ил. сл с