Фотоэлектрический преобразователь "перемещение-фаза Советский патент 1980 года по МПК G01B19/00 G08C9/06 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-ФАЗА

1,.;.,

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в системах автоматического управления.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является фотоэлектрический преобразователь перемещениефаза, содержащий последовательно установленные диодный истошик света, коллимадаонную -линзу, подвижной и неподвижный , четыре фотоприемника, сдвинутые один относительно другого иа -j шага растра, два диф-, ференциальных усилителя, две RC-цепочки обратной полярности и генератор опорной частоты 11.

Недостатком известного устройства sank- , ются его невысокие . чувствительность и дискретность преобразования.

Цель изобретения - повышение чуствительнЬСти и дискретности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь перемещение-фаза снабжен источником постоянного напряжения, подключенным к диодному источнику света, сумматором, подключенным к выходам дифференциальных усилителей, и четырьмя умножителями, первый из которых своими входами подключен к выходам дифференщ1альных усилителей, второй - к выходам сумматора, а третий и четвертый первыми входами соединены соответственно с выходами первого и второго умножителя, вторыми входами соединены с генератором опорной частоты, а выходами - с входами двух RC-цепочек.

На чертеже схематично представлен предложенный преобразователь.

Преобразователь содержит источник 1 постоянного напряжения, диодный источник 2 света,

s коллимащ опную линзу 3 подвижной растр 4, неподвижный растр 5, четыре фотоприемника 6-9, два дифференциальных усилителя 10 и 11, сумматор 12, четыре умножителя 13-16, генератор 17 опорной частоты,две RC-цепоч0ки, состоящие из резисторов 18 и 19 и кондейсаторов 20 и 21.

Преобразователь работает следующим образом.

Ллодиый источник 2 света, запитываемый постоянным напряжением от источника 1 постоянного напряжения, излучает световой поток Фр, который коллимируется линзой, 3 и, пройдя растровые -сопряжения 4 и 5, попадает на фотоприемники 6-9, в которых возбуждаются фототоки li, l2, Ь U соответственно, причем

1 5ф С1 п1В1п©); (1- -тсов©)| 1 5фрС1-т51П0); 1д- ЗФрН-тсоев),

где S - интегральная чувствительность фотоприемников 6-9;

m - глубина модулягщи растрового сопря

жения; Q - величина перемещения подвижного

растра и относительно неподвижного . растра 5,.

Так как выходы фотоприемников попарно противофазно под1слю-чены к входам дифференцлальных усилителей 10 и 11, то сигналы на выходе дифференциальных усилителей 10 и 11 соответственно равны

,

,U2--K.(l2.-V(2)

где KI - коэффициент усиле1шя дифферен131э31ьных усгаителей 10 .ii,. 1.1„..,.,..

С учетом формулы (I) имеем:

и,--К,фдСоз9;

(3)

где Rj - коэффициент пропорци. ональности.

Сигналы У и Uj подаются на входы сумматора-вычитателя 12 и входы первого умно штеля 13.

В сумматоре происходят сложение и вычиташ1е сигналов Uj и Ua, в результате чего на его выходах имеем сигналы

),-Ып(в-|-);

(4) . )

которые подаются на выходы второго умножителе 14.

На выходе умножителей 13 и 14 в результате перемножения сигналов Uj и Uj, УЗ и Ц соответственно полушют два сигнала:

ид 2к,Ф 91песовэ К2ФрЫ 20;

(e-f)

Выходные сигналы с умножителей 1. и 14 подаются соотвегегпенно на первые входы умножителей 15 и 16, на вторые входы которых подается сигнал опорной частоты Uosinurt с генератора 17 опорной частоты, в результате

чего на выходе умножителей 15 и 16 соответственно имеем:

.jSih4iife-siM2e; Ug- UgSin uut-cos 2&.

(6)

/

Так как фазосдвигающи ся RC-иепочки выбраны из условия , то выходной сигнал со средней точки RC-цепочки, состоящей из резистора 18 и конденсатора 20, равен ,. .

U --UQCos(uut-2©)

и RC-цепочки, состоящей из ковденсатора 21 и резистора 19,

((8)

В результате разность фаз сигналов Ug .и Uio снимаемых со средтшх точек двух RC-цепочек, пропорциональна учетверенному перемещению, что эквивалентно увеличению числа штрихов на растрах 4 и 5 в четыре раза. В результате повышаются чувствитель ность и дискретность преобразования.

Формула изобретения

I .

Фотоэлектрический преобразователь перемещение-фаза, содержащий последовательно установлс1шые диодный источник света коллимационную линзу, подвижной и неподвижный растры, четыре фотоприемника, сдвинутые один относительно другого на щага jjacrpa,, даа дифференциальных усилителя, две RC-цепочки обратной полярности и генератор опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительное™ и дискретности преобразователя, он снабжен источником постоянного напряжения, подключенным к диодному источнлку света, с мматором, подключенным к выходам дифференциальных усилителей, и четырьмя умножителями, первый из которых своими входами подключен к выходам дифференилальных усилителей, второй - к выходам сумматора, а третий и четвертый первыми входами соединен соответственно с выходами первого и второго умножителей, вторыми входами соединены с генератором опорной частоты, а выходами - с входами двух RC-цепоче.Источники информации, принятые во внимание при экспер71::)с 1. Авторское свидетельство СССР № ..М47. кл.. G 08 С 9/00, 1969 (прототип).