Функциональный преобразователь перемещений Советский патент 1976 года по МПК G06G9/00 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники. Оно направлено на осуществление не только преобразования механических величин в удобные для регистрации и обработки электрические или оптические сигналы, но и на осуществление обработки информации при помощи одног устройства.

Предлагаемое устройство может найти применение в системах программного управления станками, в системах телеграфии, а также в других областях, где имеется необходимость в преобразовании и обработке величин механической природы, перемещение, углов поворота и т.д.

Известны функциональные преобразователи перемещений. Один из известных функциональных преобразователей Щ содержит измерительный элемент с управляемым зеркальцем, объектив и осветитель, состоящий из источника света, линзы и светонепроницаемой щторки с узким прямоугольным вырезом. Выходное напряжение снимается с фоторезистора, имеющего профилированные элекроды, выполненные из токопроводящего материала, нанесенного на его фоторезистивный слой.

Управляющее напряжение через измерительный элемент разворачивает зеркальце на некоторый угол. Луч света от осветителя, про идя через узкий прямоугольный вырез шторки,объектив и,отразившись от зеркальца, засвечивает фоторезистор. При повороте зеркальца луч света освещает различные площади фоторезистивного слоя, находящегося между электродами, что приводит к изменению их проводимости. Так как электроды фоторезистора выполнены профилированными, то при перемещении узкого луча света изменяется сопротивление фоторезистора по заданной функциональной зависимости. Это, в свою очередь, определяет изменение выходного напряжения по той же зависимости.

Недостатками устройства являются:

-применение фоторезистора с профилированными электродами;

-отсутствие на выходе электрических и оптических сигналов;

- наличие на выходе только электрических сигналов, а при необходимости оптических сигналов установка дополнительных спе-. циальных преобразователей электрических сигналов в оптические.

Известен функциональный преобразователь перемещений, содержащий источник света с конденсором и последовательно установленные на оптической оси заслонку, снабженную прямоугольным окном, перемещающуюся маоку, которая имеет два расположенных симметрично относительно оси профилированных по функциональному закону окна, одно из которых развернуто на 180 относительно другого, и выходной фотоприемник 2 .

Недостатком этого преобразователя является отсутствие на выходе сигналов, пред- ставленных в оптической форме, что ограничивает область его применения.

Целью изобретения является расширение области применения функционального преобразователя перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь перемещений введены дополнительный выходной фо- топриемник и два разделительных волоконно-оптических элемента, входные торцы кото- рых установлены симметрично оптической оси и оптически связаны через одно из профилрованных окон маски с основными дополнительно введенными пр$пу1оугольными окнами заслонки соответственно. Первые и вторые вы ходные торцы каждого разделительного волоконно-оптического элемента связаны с соответствующими выходами преобразователя, причем первые выходные торцы связаны с электрическими выходами преобразователя через соответствующие фотоприемники, д вторые выходные торцы - с оптическими выходами преобразователя непосредственно.

На чертеже представлена принципиальная схема функционального преобразователя перемещений.

Устройство содержит источник света 1, конденсор 2, заслонку 3 с основным и дополнительным прямоугольными окнами, перемещающуюся маску 4, разделительные волоконно-оптические элементы 5 и 6, первые выходные торцы 7, 8 которых связаны с электрическими выходами преобразователя, а вторые выходные торцы 9, 10 - с оптическими выходами преобразователя, и выходные фотоприемники 11, 12.

Устройство работает следующим образом Луч от источника света 1 через линзу конденсор 2 направляется на заслонку 3 и, пройдя через прямоугольные окна, выдает поток света в форме прямоугольника с очень небольщим основанием и достаточно больщой высотой.

В случае нахождения перемещающейся маски 4 в среднем положении обе половины

светового потока перекрыты и на выходных торцах 7, 8, 9, 10 разделительных волоконно-оптических элементов 5 и 6 как и на выходных фотоприемниках 11, 12 сигналы оптической и электрической природы будут отсутствовать,

При изменении положения перемещающейся маски 4 в направлении, соответствующем входному сигналу X положительной полярности, появляется для светового потока окно в маске 4 в ее верхней части.

Так как высота окна Н соответствует значению функции модулируемой кривой Н f (х то площадь, с которой появляется выходной световой поток, будет S Н-а, где а - основание прямоугольника маски 4. Следовательно, площадь окна S будет ( , а световой поток, поступающий в разделительный волоконно-оптический элемент 5, будет равен

5 E-a-f(x).,

где Е - освещенность;

Ф - световой поток, соответствующий положительному значению X, появляется в разделительном волоконно-оптическом элементе 5 на выходных торцах 8 и 1О соответственно.

Ф, E-ci-Kj/2--f(x) (x),

где К 5 - коэффициент поглощения разделительного волоконно-оптического элемента 5.

Напряжение с выходного фотоприемника II определяется в виде:и С. К -f(х) (Х),

ДеСу-Кф-Сф

Кф - коэффициент выходного фотоприемника 11, т.к. фотоприемник 11 и выходной торец 8 разделительного волоконно-оптического элемента 5 состыкованы.

При движении маски 4 в противоположную сторону появляется окно для светового потока в нижней его части, что приводит к появлению его в разделительном волоконнооптическом элементе 6 на выходных торцах 7 и 9 в виде (х; , , гдеС Е а ,

Так как выходной торец 7 состыкован с выходным фотоприемником 12, то на его выходе напряжение будет равно: U,. С ( ) j гдеСщ фС(,5Фд и Ujj соответствуют значениям отрицательной полярности. Перемещение маски 4 в противоположном нагправлении соответствует значению X отрицательной полярности и поэтому выходные сигналы при этом должны соответствовать отрицательной величине.

Преобразователь преобразует механические перемещения в аналоговые электричеокие и оптические величины, чем расширяется область его применения.

Благодаря наличию чисто оптического сигнала, управляемого механическими пе