Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/06 

1

Изобретение относится к вычислительной технике v-i предназначено для использования в различных системах для автоматизации управления реальными объектами при помощи средств вычислительной техники, а также в устройствах с цифровым выходом.

Известны фотоэлектрические преобразователи угловой величины в цифровой код, содержащие кодовый диск с информационной маской, жестко закрепленный на кодируемом валу, источники излучения, например светодиоды, анализирующуй диафрагму и считывающие чувствительные элементы, например фотодиоды. Кодовый диск расположен так, что источники излучения находятся по одну сторону кодового диска, а анализирующая диафрагма, жестко связанная с корпусом преобразователя, и считывающие чувствительнь е элементы по другую 2.

Недостатком таких преобразователей -является ограниченная разрешающая способность при сохранении габаритов, так как увеличение числа разрядов выходного кода преобразователя за счет увеличения числа разрядных дорожек приводит либо к значительному, и в ряде случаев неприемлемому, увеличению габаритов преобразователя, либо

10 к уменьшению шага, а также величины градации дорожки младшего разряда и требует применения весьма узкого луча считывания, что ухудшает энергетические соотношения

15 в преобразователе.

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является фотоэлектрический преобразователь

20 угла поворота вала в цифровой код, состоящий из последовательно расположенных источников излучения, например светодиодов, кодового диска с информационной маской, .жестко закреплённого на кодируемом валу, анализирующей диафрагмы, жестко связанной с корпусом преобразовате ля, считывающих чувствительных элементов, например фотодиодов,.выходы которых подключены к схеме формирования цифрового кода 3. Недостатки этого преобразователя заключаются в том, что отсутствует возможность повышения разрешающей способности преобразователя при сохранении его габаритов, так какувеличение чисЛа разрядных дорожек приводит к увеличению размеров кодового диска и возрастанию габаритов преобразователя, отсутствует ; возможность уменьшения габаритов устройства при сохранении его разрешающей способности, так как уменьшение шага на дорожке младшего р ряда ухудшает энергетические парамет преобразователя, что приводит к снижению точности преобразователя и нестабильности его работы. Цель изобретения - повышение разрешающей способности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе угла поворота вала в код, содержащем кодовый диск, установленный на валу, считывающие элементы, первая группа которых распо ложена против разрядных дорожек ,с одной стороны кодового диска по его первому радиусу, источники излучения, первая группа которых расположена против первой группы считы вающих элементов с другой стороны кодового диска, первую анализирующую диафрагму, расположенную между кодовым диском и первой группой считываю(цих элементов, выходы считывающих элементов соединены с блоком формирования кода, введена вторая анализирующая диафрагма, вторая группа считывающих элементов расположена против разрядных дорожек по второму радиусу кодового диска и установлена со второй стороны кодового диска, вторая группа источнико излучения расположена против второй группы считывающих элементов и уста новлена с первой стороны кодового диска, вторая анализирующая диафраг ма установлена между кодовым диском И йторой группой считывающих элементов. На кодовый диск, содержащий разрядные дорожки на одной стороне, нанесены разрядные дорожки на другой, каждая разрядная дорожка на одной стороне кодового диска расположена против промежутка между разрядными дорожками другой стороны, между разрядными дорожками на каждой стороне выполнены оптически прозрачные кольцевые участки. На чертеже схематически изображено предложенное устройство Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в цифровой код содержит источники излучения 1 , например светодиоды, кодовый диск 2, первую информационную маску 3, анализирующую диафрагму Д, жестко связанную с корпусом 5 преобразователя считывающие элементы 6, например фотодиоды, кодируемый вал 7, дополнительные источники, излучения 8, например светодиоды, расположенные против кольцевых прозрачных для лучистого потока разрывов межразрядных перемычек первой информационной маски со стороны анализирующей диафрагмы 4, дополнительную информационную маску 9, нанесенную на другую поверхность кодового диска 2, дополнительную Анализирующую диафрагму 10,жестко связанную с корпусом 5 преобразователя, дополнительные . считывающие чувствительные элементы 11,например фотодиоды, расположенные соответственно против дополнительных источников излучения 8 со стороны дополнительной анализирующей диафрагмы 10, блок формирования кода 12, к которому подключены выходы считывающих чувствительных элементов 6 и 11. Разрядные дорожки 13 дополнительной информационной маски 9 смещены относительно разрядных дорожек Т первой информационной маски 3, а межразрядные перемычки 15 и 1б обеих, информационных масок выполнены с кольцевыми прозрачными для лучистого потока разрывами против соответствующих разрядных доро;кек 13 и Н, кольцевые разрывы в межразрядных перемычках кодового диска обеспечивают прохождение лучистых потоков для считывания информации с информационных масок. Преобразователь работает следующим образом. 5Э При изменении углового положения кодируемого вала 7 перемещается жестко закрепленный на нем кодовый диск 2, на котором нанесены соосно первая информационная маска 3 и дополнительная информационная маска 9 со смещенными друг относительно друга разрядными дороАками. С инфор мационной маски 3 при помощи источников излучения t, например светодиодов, анализирующей диафрагмы k, жестко связанной с корпусом 5 преобразователя, и считывающих чувстви тельных элементов 6, например фотодиодов, снимаются электрические сиг налы, необходимые для формирования цифрового кода. При этом лучистый поток создаваемый источниками излучения , п юходит сквозь кольцевы прозрачные участки межразрядных перемычек 15 дополнительной информа ционной маски 9, затем через прозра ные участки разрядных дорожек 1t первой информационной маски 3. Аналогичным образом с дополнительной информационной маски 9 при помощи дополнительных источников излучения 8, например светодиодов, дополнител ной анализирующей диафрагмы 10, жес ко связанной с корпусом 5 преобраао вателя, и дополнительных считывающи чувствительных элементов-11, например фотодиодов, снимаются электрические сигналы, необходимые для формирования других разрядов цифрового кода. При этом лучистый поток, создаваемый исто иниками излучения 8, проходит, сквозь кольцевые прозра ные участки межразрядных перемычек 16 первой информационной маски 3, затем через прозрачные участки разрядных дорожек 13 дополнительной информационной маски 9. Электрические сигналы, снимаемые со считывающ чувствительных элементов 6, например фотодиодов, и дополнительных считывающих чувсвительных элементов 11, например фотодиодов, поступают на блок формирования кода 12. На одной информационной маске, .например, нанесены дорожки стармлих разрядов, на другой информационной маске - дорожки младших разрядов. Возможно также расположение всех че ных разрядов на одной информационно маске, а всех нечетных разрядов на другой. Таким образом, введение дополнительной информационной маски позволяет при одних и тех же габаритах кодового диска нанести на двух его поверхностях большее количество разрядных дорожек и тем самым повысить разрешающую способность преобразователя. Кроме того,в предложенном устройстве возможно нанесение на кодовый диск различных функциональных информационных масок. Предложенный фотоэлектрический преобразователь обеспечивает возможность построения высокоПрецизионных устройств в небольших габаритах. Разрешающая способность преобразователя увеличивается в два раза. Формула изобретения 1.Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий кодовый диск, установленный на валу, считывающие элементы, первая группа которых расположена против разрядных дсрожек с одной стороны кодового диска по его. первому радиусу, источники излучения, первая группа которых расположена против первой группы считывающих элементов с другой стороны кодового диска, первую анализирующую диафрагму, расположенную между кодовым диском и первой группой считывающих элементов , выходы считывающих элементов соединены с блоком формирования кода, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введена вторая анализирующая диафрагма, вторая группа считывающих элементов расположена против разрядных дорожек по вторюму радиусу кодового диска и установлена со второй стороны кодового диска, вторая группа источников излучения расположена против второй группы считывающих элементов и установлена с первой стЬроны кодового диска, вторая анализирующая диафрагма установлена между кодовым диском и второй группой считывающих элементов. 2.Преобразователь по пЛ, отличающийся тем, что, на кодовый диск, содержащий разрядные дорожки на одной стороне, нанесены разрядные дорожки на другой стороне каждая разрядная дорожка на одной стороне кодового диска расположена против промежутка между разрядными дорожками другой стороны, МЕЖДУ разрядными дорожками на каждой стороне выполнены оптически прозрачные кольцевые участки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Моськин И.В. Фотоэлектрические преобразователи угловой величины 8 цифровой код. Л., Судпромгиз, 1962 с.67-79. 2.Филиппов В.Г. Цифраторы перемещений, М., Воениздат 1965, с.89-97. 3.Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. проф. Л.Н. Преснухина, М., Машиноt97 i с.301 (прототип;.

1 / / л М