ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «УГОЛ — ФАЗА» Советский патент 1973 года по МПК H03M1/24 

1

Устройство относится к дискретным системам автоматического контроля и регулирования.

Известен фотоэлектрический преобразователь «угол-фаза, содержащий последовательно расположенные источник света, объектив, осветитель, измерительный и иидпкаторП1 и | растровые диски и фотонрнемпикп, расноложеппые радпально па диске.

Предлагаемое устройство отличается тем, что Б нем фотоириемипки размещены по четырем группам, причем первая и третья группы фотоприемнпков сдвинуты по окружности иа i/ii шага растра относительно второй и четвертой групп фотоприемников, а первая и вторая группы фотоприемников сдвинуты на /10 шага растра относительно третьей п четвертой фотоприемников, в индикатopнo r диске растровые щтрихи сдвинуты на /|4 Hiara растра и в измерительно диске - па шага растра.

Такое выполпепие устройства позволило повысить точность его работы.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительный растровый диск /, вал 2 индикаторный растровый диск 3 с четырьлш зонами растров 4, объектив 5, источник 6 света, осветитель 7, четыре группы 8, 9, 10 и 11 фотоприемников.

Измерительиый растровый диск / жестко связан с валом 2, угол поворота которого необходимо измерить. Неподвижный индикаторный растровый диск 3 имеет четыре зоны ин5 дикаторпых растров 4. Осветитель 7 состоит из кольца с внутренней конической отражающей поверхностью и размещенного в нем малого конуса с парул ной отражающей поверхностью.

0 Отражающие конуса расположены соосно с объектпвом J. Осветптель дает параллельный пучок света и полностью засвечпвает всю рабочую область растров, в которой располагаются шестпадцать фотоприемников, сгруп5 пировапных в четыре группы 8, 9, 10 и //. Каждая группа состопт из четырех фотоприемников. В качестве фотоприемников использованы плоские кремииевые солнечные батареи, обладающие линейной характеристикой. Габарнты рабочих илощадок фотоприемпиков позволяют проектировать на них полностью всю зопу сопряжения растров с помощью параллельпого пучка света п псключают применение дополнительных фокусиру5 ющих онтическнх элемег1тов.

Обтюраторное звено в предлагаемом преобразователе формирует выходную функцию но синусоидальному закону в},1есто треугольной за счет исключення высщих гармонических

0 составляющих. Гармонический анализ треугольных функций показывает, что сложение двух одинаковых функций, сдвинутых по фазе на i/(i шага, дает возможность исключить гармоническую составляющую 3-го порядка, сдвиг на /10 uiyia- составляющую 5-го порядка, сдвиг на /м Hiara - составляющую 7-го порядка, сдвиг на /is Hiara - составляюущую 9-го порядка и т. д. Подобным образом можно исключить любое необходимое количество высн1их гармоиических составляющих, все более ириблнжая выходную функцию к синусоидальному закону. Для преобразователей фазовых систем программного уиравления достаточно исключить гармонические составляющие, кратные трем, пяти, семи и девяти, т. к. фазовая погрешпость, вызванная более высокими гармоническими составляющими, одиннадцатью, тринадцатью, семнадцатью и т. д. незначительна и ирактически не влияет на разрегнающую способность преобразователей. В предлагаемом преобразователе сложение подобных функций осуществляется нутем суммирования электрических сигналов, иолучаемых с соответствующих фотоприемников.

Размеры растровых штрихов измерительного диска для исключения гармонических составляющих 9-го порядка, должны удовлетворять необходимому условиЕО ,

18

где W - щаг растра.

В индикаторном диске для исключения гармонической составляющей 3-го порядка первая зоиа штрихов относительно второй зоны и третья зона относительно четвертой зоны смещены на W/6. Для исключения гармонической составляющей 5-го иорядка первая и вторая зоны совместно смещены относительно третьей и четвертой зон на .

Для исключения гармонической составляющей 7-го порядка штрихи индикаторного диска имеют виутришаговый сдвиг, при этом должно

выиолняться необходимое условие .--14

Для получення четырехфазной характеристикн групны штрнхов в кажх1ой зоне имеют сдвиг па W/4:.

При вращении вала 2 преобразователя параллельный световой пучок осветителя 7, модулируемый измерительным растровым диском /, попадает на фотоприемники и вызывает изменение фототоков. Электрические сигналы фотоириемников с каждой из четырех

групп 8, 9, 10 и // соответственно складываются, в результате на выходе преобразователя образуется четырехфазный сигнал, амплитуда которого пронорциональна синусу угла новорота вала.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический преобразователь «угол- фаза, содержащий последовательно расположенные источник света, объектив, осветитель, измерительный и индикаторный растровые диски и фотоприемники, расположенные радиально на диске, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в работе устройства, фотонриемники размещены по четырем группам, цричем, первая и третья группы фотоприемников сдвинуты по окружности на 1/6 шага растра относительно второй и четвертой групп фотоприемников, а первая и вторая группы фотоприемников сдвинуты на

/10 шага растра относительно третьей и четвертой групп фотоприемников, в индикаторном диске растровые штрихи сдвинуты на /и шага растра и в измерительном диске - на /18 шага растра.