Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код Советский патент 1992 года по МПК H03M1/26 

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к устройствам фотоэлектрического преобразования линейного и углового перемещений, и может быть использовано в системах автоматического управления в различных отраслях народного хозяйства,

Известны фотоэлектрические преобразователи для измерения перемещения при помощи кодовой шкалы, в которой используется двоичный код 1.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь перемещения в код 2, принятый за прототип, содержащий элемент с обычной двоичной кодовой маской и с дополнительной дорожкой дискретизации отсчета, триггеры, логические элементы И, сгруппированные по два элемента, и инверторы, причем выход считывающего элемента каждого разряда соединен с первым входом первого логического элемента И соответствующей группы и через инвертор г с входом второго логического элемента И этой группы, выходы первого и второго логического элемента И каждой группы подключены соответственно к единичному и нулевому входам триггеров, а вторые входы всех логических элементов И соединены со считывающим элементом дискретизации (синхронизации) отсчета. В данном преобразователе элементы дорожки дискретизации на кодовой шкале располагаются так, что перекрывают границу перехода кодов. В этот момент сигнал считывания не формируется и в памятитриггеров сохраняется предыдущая информ&ция с кодовой шкалы. При последующем перемещении шкалы в фотоприемнике дорожки дискретизации отсчета сформируется сигнал считывания и в триггеры памяти запишется новая информация кодовой шкалы. При этом точность измерения положения кодовой шкапы определяется величиной шага (кванта) первого, младшего разряда. Однако необходимостъ размещения на кодовой шкале ,цополнмтельных элементов дорожки дискретизации на границе всех переходов кода приводит к тому, что величина элемента (кванта) дорожки дискретизации будет, как минимум, в два раза меньше величины шага (кванта) младшего разряда. Таким образом, в известном преобразователе устранение неоднозначности отсчета положения кодовой шкалы с обычным двоичным кодом приводит к понижению технологичности и уменьшению надежности измерений.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности и технологичности преобразователя.

Указанная цель достигается тем. что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий кодовую шкалу с дорожкой синхронизации и дорожками разрядов кода, считывающие элементы, неподвижно установленные против кодовой шкалы вдоль линии, перпендикулярной направлению перемещения, параллельный регистр, выходы которого являются выходами преобразователя, введены пороговые элементы по числу дорожек и формирователь импульсов, а дорожка синхронизации выполнена идентично дорожке младшего разряда кода и смещена вдоль направления перемещения относительно нее на половину кванта, выходы считывающих элементов, установленных против дорожек разрядов кода, через соответствующие пороговые элементы соединены с информационными входами параллельного регистра, выход считывающего элемента, установленного против дорожки синхронизации, через соответствуюш,ий пороговый элемент соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации параллельного регистра.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 - схема формирователя импульсов.

Предлагаемый преобразователь содержит последовательно расположенные осветитель 1, подвижный элемент 2 в виде пластины с кодовой шкалой 3 в обычном двоичном коде, состоящей из дорожки синхронизации дополнительного разряда 4 и дорожек информационных кодовых разрядов 5, поразрядные считывающие элементы (фотоприемники) 6i,ii,iii, дополнительный считывающий элемент (фотоприемник) 7, электронный блок 8, включающий основные пороговые элементы 9,10,11, дополнительный пороговый элемент 12, формирователь 13 импульсов считывания и параллельный регистр 14. Дополнительный разряд 4 синхродорожки аналогичен младшему разряду 5 и с,цвинут относительно него на половину длины кодового участка (кванта). Формирователь 13 импульсов состоит из инвертора 15, соединенного с двумя дифференцирующими цепочками 16, 17, выходы которых соединены через диоды 18, 19 со схемой ИЛИ 20.

Фотоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

При освещении осветителем 1 подвижного элемента 2 с кодовой шкалой 3 сигналы информационных разрядов Биии и дополнительного разряда 4 с выходов считывающих фотоэлементов 6i.ii,iii и 7 поступают на входы пороговых элементов 12, 9, 10, 11, на

выходах которых формируются импульсы двоичного кода. Причем при переходе границы кодового участка дополнительного разряда на пороговом элементе 12 сформируется либо положительный перепад напряжения, соответствующий переднему фронту положительного импульса, либо нулевой перепад, соответствующий заднему фронту положительного импульса. Этот перепад поступает на вход формирователя 13 импульсов, инвертируется на инверторе 15, прямой и инвертированный сигналы дифференцируются на дифференцирующих цепочках 16 и 17, а затем положительные импульсы выделяются на диодах 18, 19, собираются на схеме ИЛИ, которая их и формирует. Выход формирователя 13 соединен с входом синхронизации параллельного регистра 14. Двоичный код, сформированный на пороговых устройствах 9,10,11 кодовых разрядов 5|.11,1||, запишется в регистр 14 в тот момент, когда считывающие фотоприемники 6i.ii,iii кодовых разрядов находятся на середине кодовых участков информационных разрядов 5i.ii,iii. Таким образом, считывание кода положения шкалы происходит в момент наибольшей достоверности и хранится в регистре до следующего импульса записи.

Основным преимуществом предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипомявляетсяповышениефункциональной надежности и технологичности преобразователя, поскольку при одинаковых габаритах (одинаковой ширине кодовой шкалы) обеспечивается одинаковая точность, определяемая точностью изготовления синхродорожки и дорожки младшего разряда, которые в предлагаемом преобразователе имеют одинаковый шаг квантования. Следовательно, при одинаковой разрядности (точности) снижаются требования к точности изготовления синхродорожки, т.е. повышается технологичность. Смещение синхро;;орожки относительно дорожки млад1иего разряда на половину кванта и наличие в схеме преобразователя пороговых элементов 9-12

и формирователя 13 импульсов считывания обеспечивает формирование достоверного кода при пониженных требованиях к точности установки считывающих элементов: Наличие этих элементов позволяет

дополнительно снизить Tpe6oBaf nq к точности изготовления преобразователя при одновременном повышении надежности -считывания достоверной информации с кодовойшкалы.

Формула изобретения Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код. содержащий кодовую шкалу с дорожкой синхронизации и информационными дорожками разрядов кода, неподвижно установленные против кодовой шкалы вдоль линии, перпендикулярной направлению перемещения, считывающие элементы, параллельный регистр, выходы

которого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности и технологичности преобразователя, в него введены пороговые элементы по числу дорожек и формирователь импульсов, а дорожка синхронизации выполнена идентично дорожке младшего разряда кода и смещена относительно нее на половину кванта, выходы считывающих элементов, установленных против дорожек разрядов кода, через соответствующие пороговые элементы, соединены с информационными входами параллельного регистра, выход считывающего элемента, установленного

против дорожки синхронизации, через соответствующий пороговый элемент соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации параллельного регистра.

С

15

16

Фи2. 2

. Ш1

LJ

20

19

17

Изобретение относится к оптоэлектро- нике, в частности к устройствам фотоэлектрического преобразования линейного и углового перемещений и может быть использовано в системах автоматического управления в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение функциональной надежности и технологичности преобразователя. Для этого кодовая шкала 3, расположенная на подвижном элементе 2,состоит из основных 5 и дополнительного разряда 4. Дополнительный разряд 4 расположен рядом с младшим основным разрядом 5, аналогичен этому разряду и смещен относительно него на половину длины кодового участка. Электронный блок содержит пороговые элементы 9-11 и дополнительный пороговый элемент 12, формиро- ватель 13 импульсов считывания и параллельный регистр 14. Фотоприемники 6 и 7, расположенные в один ряд, соединены с входами пороговых элементов 9-12. Пороговые элементы 9-11 соединены с входами параллельного регистра 14, а пороговый элемент 12 соединен с. установочным входом параллельного регистра 14, через формирователь 13 импульсов считывания. Подвижный элемент 2 со шкалой 3 освещается осветителем 1. В преобразователе осуществляется считывание информации с разрядных дорожек 5 только при наличии импульса на выходе формирователя 13, благодаря чему обеспечивается высокая функциональная надежность при сниженных требованиях к точности изготовления кодовой шкалы 3 и точности установки фотоприемников 6. 2 ил.•Ч 00ою о