Преобразователь перемещения в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам измерения угловых и линейных перемещений.

Известен преобразователь угла поворота в код, содержащий кодовый диск с нанесенной на него кодовой дорожкой и закрепленный на валу диск со считывающими щелями, источники света и фотоприемники, подключенные ко входам устройства обработки 1.

Недостаток этого преобразователя - большое количество кодовых до рржек при высокой заданной точности, что приводит к увеличению габаритов, большое количество фотоприемников, также связанное с увеличением точности, делает преобразователь дорогим и вызывает дополнительные трудности подборе фотоприемников с одинаковой чувствительностью. К недостаткам можно отнести и сложность построения кодового диска с системой съема информации, а также сложность изготовления кодовых дисков с приемлимой точи ост ьнз.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является щ еобразователь перемещения в код.

содержащий осветитель, оптическую систему, ;вращгиощуюсяI прямоугольную пластину, ось вращения которой закреплена на исследуемом объекте и которая расположена между осветителем и фотоприемником, выход которого соединен через усилитель с одним входом устройства совпадения,второй вход которого соединен с выходом генератора,

10 а выход - с входом счетчика импульсов. О положении объекта с закрепленной на нем осью вращения прямоугольной пластинки -судят по длительности затемнения- фотоприемника, причем ука15занная длительность зависит от расстояния между осью вращения пластинки и осью светового луча 2.

Недостаток преобразователя - нелинейность изменения выходного сиг20нала, понижает точность измерения, и невозможность измерения угловых перемещений.

Цель изобретения - повышение точности и расширение Функциональных

25 возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразов- тель перемеще,ния в код, содержащий осветитель, оптическую систему, прямоугольную

30 пластину, фотоприемник, первый выx..n которого соединен через усилитоль с одним входом устройства совплдсния, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом счетчика, введен два инвертора, три усилителя, три устройства совпадения и три счетчика, ось вращения прямоугольной пластины перпендикулярна оптической оси преобразователя, совпадает с осью симметрии пластины и расположена между осветителем и оптической системой, а фотоприемник выполнен четырехплошадочным, второй, третий и четвертый выходы фотоприемника соединены со входами второго, третьего и четвертого усилителей соответственно, выходы второго и четвертого усилителей соединены с входами инверторов, выходы которых соединены с первыми входами второго и четвертого, устройств совпадения, выход третьего усилителя соединен с первым входом третьего устройства совпадения,- вторые входы второго, третьего и четвертого устройств совпсщеиия соединены с выходом генератора, выходы второго, третьего и четвертого устройств совпадения соединены со входами второго, третьего и четвертого счетчиков соответственно.

На фиг. 1 приведена схема.преобразователя перемещения в код; на фиг.2 - диаграмма изменения длительности импульса (инверторы отсутствуют) ; на фиг. 3 - то же (инверторы введены).

Преобразователь содержит осветитель 1, прямоугольную пластину 2, оптическую систему 3, четырехплощадочный фотоприемник 4; усилители 5 фототока, два инвертора 6, четыре устройства 7 совпадения, генератор 8 импульсов и четыре счетчика 9 импульсов .

На фиг. 1 (вид А) показана траектория движения светового пятна от осветителя 1 в плоскости, перпендикулярной оптической оси преобразователя, где расположена ось вращения пластины 2, а также фотоприемник со световым пятном (вид Б).

Преобразователь работает следующи образом,.

Укрепленный на исследуемом объект осветитель 1 при перемещении по окружности формирует световое пятно йебольших размеров (размер-обусловлен аберрацией оптической системы осветителя в плоскости, перпендикулярной оптической оси преобразователя, где расположена ось враицения пластины 2). При повороте исследуемого объекта с осветителем 1 на некоторый угол Т (фиг. 1 вид А), расстояние h между центром светового пятна и осью вращения пластины 2 изменяется по выражению h R -sin Ч ,

где R - радиус окружности, описываемой оптической осью осветителя 1. В свою очередь, длительность Г импульса пропорциональна 2;

(arcsin-),

где ш угловая скорость вращения пластины 2. Следовательно, длительность импульса Т пропорциональна: 2 f 57 . При повороте объекта на некоторый угол f длительность импульса

изменяться линейно во всем диапазоне. Промодулированный пластиной 2 световой поток проходит через оптическую систему 3, которая фиксирует его в плоскости расположения

фотоприемника 4, перпендикулярной

оптической оси преобразователя. Причем, в момент, когда ось светового потока пересекает ось вращения пластины 2, световое пятно попадает на один из разрезой фотоприемника 4

(центр фотоприемника 4 совмещен с оптической осью преобразователя),что позволяет совместить определение перехода светового пятна через каждые 90Р с началом отсчета. Сигнал,

снимаемый с выходов фотоприемника 4, усиливается усилителями 5 фототока и поступает на входы устройств 7 совпсщения, связанных с генератором 8 импульсов. Затем с выхода устройств

7 совпадения сигнал поступает на счетчики 9 импульсов. В зависимости от положения светового пятна в плоскости фотоприемника 4, счет импульсов ведется в одном из каналов от О

до 90°. Выданном случае длительность импульса Т в зависимости от 4 будет изменяться в неудобной для снятия отсчета форме.В одном случае начало отсчета совпадает с максимальным значением t , в другом - с минимёшьным (фиг. 2). Для того, чтобы начало отсчета в каждом канале совпадало по длительности импульса Т (фиг.З), в двух каналах между выходом усилителя 5 фототока и входом устройства

7 совпадения введены инверторы 6. Преобразователь может измерять и линейные перемещения исследуемого объекта. При этом используются два канала, причем световое пятно должно

перемещаться в плоскости тех площадок фотоприемника 4, каналы которых используются.

Такое выполнение преобразователя позволяет повысить точность, расширить функциональные возможности, избежать применения сложных в изготовлении кодовых дисков и большого количества дорогостоящих фотоприемников, чем и определяется экономическая эффективность предлагаемого

устройства.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код содержаидий осветитель, оптическую систему, прямоугольную пластину, фотоприемник, первый выход которого соединен через усилитель с одним входом устройства совпадения, другой вход которого соединен с выходок генератора импульсов, а выход - с входом счетчика, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены два инвертора, три усилителя, три устройства совпадения и три счетчика, ось вращения прямоугольной пластины перпендикулярна оптической оси преобразователя, совпадает с осью симметрии пластины и расположе- на между осветителем и оптической системой, а фотоприемник выполнен четырехплсядадочным, второй, третий и чет;вертый выходы фотоприемника соединены со входами второго, третьего и четвертого усилителей соответственно, выходы второго и четвертого

усилителей соединены с входами инверторов, выходы которых соединены с первыми входами второго и четвертого устройств совпадения/ выход третьего усилителя соединен с первывходом третьего устройства совпадения вторые-входы второго, третьего и четвертого устройств совпадения соединены с выходом генератора, выходы второго, третьего и четвертого устройств совпадения соединены со входами второго, третьего и четвертого счётчиков соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 641484, кл. G 08,С 9/06, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 255413, кл. G 08 С 9/06, 1968 (прототип).

90

a

180

270 фиа.З