ФОТОаЛЕКТРйЧЕСКШ ИМПУЛЬСНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИИ Советский патент 1974 года по МПК H03M1/30 

. Изобретение отнсюится к устройствам автоматики и вычислительной техники, осуществляющим преобразование линейных и угловых перемещений в цифровые кода. Оно предназначено для измерительных установок, используемых при аттестации навигационных приборов, например гироскопов, для проверки шкал, лш«5ов и т.п. Кроме того- ОБО может найти применение для автоматизации измерения перемещений предметных столов, микроскопов, компараторов, столов делительных головок и измерительных элементов устройств, используемых на стендовых испытаниях. Известны фотоэлектрические импульсные реверсивные преобразователи перемещений, содержащие растровое сопряжение, по одну сто рону которого установлен фотопри емник и излучатель, а по другую диафрагма и модулятор светового потока, соединенный с генератором опорных напряжений, выход которого подключен к входу формирователя счетных импульсов, определения направления перемещения, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, фотоприемники, выходы которых через другие входы формирователей счетных имцульсов. подключены к входам блока определения направления перемещения. Эти преобразователи отличаются сложностью схемы и невысокой точностью, обусловленной наличием двух каналов преобразования информации при определении направления перемещения. В предлагаемый преобразователь введены оптическое фазосдвигающее устройство и два демодулятора, причем оптическое

фазОС двигающее устройство установлено мейц|у излучателем и фотоприеглником, выход которого

чбфез сигнальные входы демодуляToipoB соединен с другими входами блока определения направления перемещения, а к опорным входам демодуляторов подключены выходы генератора опорных напряжений.

При этом для определения направления перемещений отпадает необходимость в использовании двух фотопри-емников, взаиглно смещенных относите;1ьно штрихов растрового сопряжения и двух формирователей фазовых импульсов.

На фиг .-I представлена функциональная схема преобразователя на фиг.2 - эпюры сигналов устройства.

Растровое сопршкение I образовано в плос сости лимба (линейки) 2 путем проецирования одной части растровой решетки 3 на другую ее часть. Напротив растрового сопряжения установлен д ютоприе лник 4. По одну сторону проецируемого участка растровой решетки 3 установлен излучатель 5, состоящий из источника света 6 и конденсорной линзи 7, а по другую - диафршма 8 и модулятор светового потока 9. Модулированный световой поток попадает на вход оптической проекционной системы 10, состоящей из призм 11, фокусирующей системы /12 и оптического фазосдвигающего устройства 13, выполненного, например, в виде двух шюскопараллельных пластин, развернутых под определенным углом относительно друг друга. Выход фотоприемника 4 соединен с сигнальными входами демодуляторов 14, 15 и формирователя счетного импульса 16.

Опорные входы демодуляторов и формирователя счетного импульса соедине1Ш с выходами генератора опорных напряжений 17, а выходы демо.цуляторов и формирователя счетных импульсов соединены через блок определения направления перемещения 18 со входами реверсивного счетчшш 19. Генератор опорных напряжений 17 соединен с модулятором светового потока 9.

Преобразователь работает следующим образом. Световой поток через растровое сопряжение от излучателя 5 попадает на диафрагиу 8. Диафрагма ограничивает рабочее поле целым числом проецируемых штрихов растрового сопряжения I. Световой поток через диафрагму попадает на модулятор светового потока 9 и при колебательных движени;ЯХ последнего, управляемых генератором опорных напряжений 17, осуществляется модуляция светового потока изл чателя 5.

: . В результате модуляции световые потоки I и П (см.фиг.2), про:ходящие через разные половины Диафрагмы, модулированы в противофазе один относительно другого. Каждый из этих световых потоков, пройдя через оптическое фазосдвигающее устройство и растровое сопряжение, попадает на фотоприемник 4, который преобразует их в электрические сигналы. Период В-В или А-А изменения величины каждого из световых потоков X и ПГ равен половине шага растрового сопряжения i На фиг.2,а (при отсутствии модуляции) изменение светового потока I показано штриховой, а светового потока Д - штрих-пунктирной линиями. При модуляции общий световой поток, падающий на фртоприеьшик, состоит из переменной и постоянной составляющих. Характер изменения обшего светового потока показан сплошной линией.

Амплитуда переменной составляющей (см.фиг.2,б) в положении растрового сопряжени/i, в котором раздельные световые потоки I и П равны (на фиг.2,а точки А и В), имеет минимальную величину. При смещении из этого положения происходит инвертирование фазы переменной составляющей светового потока или соответственно переменной составляющей напряжения на выходе фотоприешчика. Указанные положения лимба (линейки) 2 могут быть определены наиболее точно и приняты за отсчетные. Они формируются в виде импульсов на выходе, формирователя счетного импульса 16 в моменты инвертирования фазы напряжения на сигнальном входе. Фаза переменной составляющей остается постоянной в пределах между двумя соседниш отсчетными положениями, т.е. межлу соседними точками А и В и инвертируется .54 при переходе через одноиз них. В пределах между двумя соседними отсчетными положениями, например В-А, макстлуш сигнала фотоприемника характеризуют величину I из разделенных световых потоков, а минимумы на этом же интервале - величину ЛГ потока. На следующем соседнем интервале между отсчетными положениями фаза переменной составляющей напряжения фотоприемника инвертирована. В связи с этим миницумы напряжения фотоприемника буду характеризовать величину I, а ма - в еличину ЛГ из разделенных световых потоков. Сигналы фотоприемника 4 и опорных напряжении 17 поступают соответственно на сигнальные и опорные входы демодуляторов 3, 4 и формирователя счетных импульсов 16, которое выходами под ключены к входам блока 18. Генератор опорных напряжений 17, работающий синхронно о модулятором светового потока 9, имеет два, выхода, напряжения U и и (фиг.2,в и 2,г) на которых сдвинуты одно относительно другого на половину периода. Напряжение и г поступает на опорный вход демодулятора Г4, напряжение и о на опорный вход демодулятора 15 и на опорный вход формирователя счетного импульса 16. Демодуляторы 14 и 15 пропускают сигналы фотоприемника на выходы, ко да амплитуды напряжений 1 / и на их коммЕутационных входах достигают величины, близкой к макси мальной. Таким образом на выходе демодулятора 4, например в интервале В-А,будет напряжение и о пропорциональное максимугду, а на выходе демодулятора 15 -и д (в том же положении растрового сопряжения), пропорциональное ми нимугду напряжения фотоприемника. При переходе растровой решет ки 3 через оточетное положение происходит, как указывалось, инвертирование фазы переменной составляющей напряжения фотоприемншса. В этом случае, т.е. в зоне А-В, на выходе демодулятора 3 будет напряжение, пропорциональное №нимуь(у, а на выходе демодулятора 4 - максищьф напряжения фотоприемника. В результате выходные напряжения р о i И д (см.фиг.,е и 2,ж) демодуляторов 3 и 4 будут пропорциональны величинам световых потоков I и П соответственно. Вследствие этого выходные сигналы демодулято ров, так же как и световые потоки I и П, сдвинуты один относительно другого на четверть периода по пространственной фазе. Знак сдвига фазы зависит от направления перемещения растровой решетки 3. Таким образом, преобразователь формирует два сигнала U ч 4 по которым определяется направление перемещения лкмба или линейки, и оди. отсчетный сигнал и,, в виде импульса на выходе форшрователя счетных импульсов IB. Указанные сигналы поступают на входы блока определения направления перемещения 18, который в зависимости от знака разности фаз -выход ных сигналов демодуляторов 14 и 15 пропускает отсчетиий импульс формирователя счетных импульсов на свои выходы ч- или -. Реверсивный счетчщ 19 алгебраически суммирует число импульсов, ПОСТУПИВШИХ на его входы. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Фотоэлектрический импульсный реверсивный преобразователь перемещения, содержащий растровое сопряжение, по одну сторону которого установлен фотоприемиг к и излучатель, а по другую - диафрагма и модулятор светового потока, соединенный с генератором опорных напряжений, выход которого подключен к входу форш рователя счетных импульсов, выкод фотоприеглника через последовательно соединенные другой вход формирователя счетных импульсов и блок определения направления перемещения соединен с входами реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышен.ия точности работы преобразователя, в него введены оптическое фазосдвигающее устройство и два демодулятора, причем оптическое фазосдвигающее устройство установлено между излучателем и фотоприемникрм, выход которого через сигнальные входы демодуляторов соединен с другими входами блока определения направления перемещения, а к опорным входам демодуляторов подключены выходы генератора опорных напряжений. - -9иг.1

/J

Д

Фиг.2