Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регупирования, а именно к преобразователям угловых.перем,ещений в код. Известен фотоэлектрический преобразоватзль угла поворота вала в код, содер жащий подвижный кодовый диск, линзы с анализирующими диафрагмами, два источника света и фотоприемник, подключенные к формирователю выходного кода с логическими элементами Недостаток этого устройства состоит в сравнительно низкой точности работы и в ограниченной разрешающей способности. Наиболее близким по своему техническому решению к предложенному является преобразователь угла поворота вала в код содержащий посладсязательно расположенные святодиод, коллимационную лйнзу, подвижньтй, связанный с входным валом, и неподвижный растры, фотоприемники, сдЕинутые относительно друг друга на 1/4 шага растра и подключенные попарно противофаано ко входам дифферендиальных усилителей, сигналы с которых поступают на первые входы двух множительных устройств, на вторые входы которых подаются сигналы с генератора опорной частоты. В множительных устройствах происходит операция перемножения информационых сигналов с сигнапами опорной частоты,, а результирующие сигналы поступают a фааосдвигающую цепь, на выходе кото-, рой выделяется сигнал, фаза которого является точной мерой пространственной фазы муаровой полосы, которая изменяется на 360 эл. град, при перемещении подвижного растра на один шаг. Изменение фазы выходного сигнала с помощью блока преобразования сигнала в код в дальнейшем преобразуется в цифровой код 12, Недостатком этого устройства являе- ся ограниченная разрешающая способность и точность. Разрешающая способность его, при одном и том же коэффициенте интерполяции, определяется числом штриов на растре. Точность преобразоаааия сегда ограничивается влиянием инструентальных погрешностей, которые неизежны в реальных конструкштях преобра оватепей. Значительная ошибка вносится также эксцентриситетом растров.

Цель изобретения - повышенна разреаклцей способности и точности фотоалеяртческого преобразователя угла поворота ала в код.

Поставленнаяцель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены блоки суммирования и вычитания сигналов, блок выравнивания амплитуд сигналов и четыре дополнительных блока умножения стгналов, выход первого дифференциального усилителя подключен к первым входам BTOporq и четвертого дополнительных блоков умножения сигналов, выход второго дифференциального усилителя подключен к первым входам первого и третьего дополнительных блоков умножения сигналов, выход третьего дифференциального усилителя подключен к вторым входам второго и третьего дополнительных блоков умножения сигналов, выход четвертого дифференциального усилителя соединен со вторыми входами первого и четвертого дополнительных блоков умножения сигналов, выходы первого и второго дополиительньге блоков умножения сигналов соединены с входами блока вычитания сигналов, выход которого соединен со вторым входом одного основного блока умножения сигналов, выходы третьего и ,четверто1х дополнительных блоков умножения сигналов соединены с входами блока суммирования сигналов, выход которого через блок выравнивания амплитуд сигиалов соединен со вторым входом другого основного блока умножения сигналов.

На чертеже приведена блок- схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит источники света 1, 2, коллимационные линзы 3, 4, подвижный растр 5, неподвижный растр б, фотоприемники 7 - 14, дифференциальные усилители 15 - 18, основные блоки 19 и 2О умножения сигналов, дополнительные блохи 21-24 умножения сигналов, блок 25 вычитания сигналов, блок 26 суммирования сигнале, блок 27 выравнивания амплитуд сигнале®, генератор 28 сигналов опорной частоты, фазосдвкгающую цепочку,., состоящую из резне-

тора 29 и конденсатора ЗО, блок 31 прообразования сигнала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При вращении подвижного растра 5, световые потоки от источников света 1 и 2, пройдя коллимационные линзы 3, 4 и растровое сопряжение из растров 5, 6, возбуждают фототоки в фотоприемниках 7, 8, 9 1О и 11, 12, 13, 14, которые подключаются попарно и противофазно, соответственно, ко входам дифференииапь ных усилителей 15, 16 и 17, 18.

Сигналы с дифференциальных усилителей 15, 16 поступают попарно на первые входы соответственно блоков 22, 24 и 21, 23 умножения сигналов, а с дифференциальных усилителей 17, 18 попарно на вторые входы блоков 22, 23 и 21, 24 умножения сигналов..

Сигналы с блоков 21 22 поступают на соответствуюпше входы блока 25 вычитания сигналов, а сигналы с блоков 23 и 24 поступают на входы блока 26 суммирования сигналов.

Сигнал с выхода блока 26 суммирования сигналов поступает в блок 27 выравнивания амплитуд сигналов, который обеспечивает равенство амплитуд сигналов и и UQ поступающих на вторые входы блоков 19 и 20 умножения сигнв ncs. Как фаза, так и амплитуда этих сигналов не зависят от эксцентриситета расрров.

На первые входы блоков 19 и 2 О подаются сигналы опорной частоты от генератора 28, в результате чего на выходах блоков 19 и 2О умножения сигналов напряжения сигналов имеют вид

Од- U.J, sinW(,t Соь2о1 u;i Ujbinu)j,t Sin2ot

Так как фазосдвигакядая V. - С-цепочка выбрана из условия OJoCR 1, то напряжение выходного сигнала со средней точки R С цепочки на резисторе 29 и конденсаторе 30 равно;

u-u,.cos(u)

Выходной сигнал со средней точки TfC ,-цепочки подается на вход блока 31, в котором проиадодится операция преобразования фазы выходного сигнала в цифровой код.

Из приведенного соотношения для выходного напряжения видно, что при относительном перемещении подвижного раср