Устройство для преобразования перемещений в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/06 G08C9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовацо на всех объектах, где требуется преобразование механических перемещений.

Известно устройство для преобразования перемещений в код, содержащее источник света, донденсатор, подвижный и неподвижный растры, четыре фотоприемника, два дифференциальных усилителя, четыре формирователя и суммирующе-вычитающий блок 1.

Недостатками этого устройства являются Низкая Надежность при кратковременных перерывах в питании и сложность регулировки устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения угловых и линейных перемещений, содержащее осветитель, измерительную решетку, связанную с контролируемым объектом и системой грубого отсчета, и компенсационную интерференционно-поляризационную решетку, связанную с системой грубого отсчета 2.

Недостатками этого устройства являются сложность оптической системы и низкая надежность.

В этом устройстве сформированный

5 осветителем параллельный пучок света проходит через поляризатор, связанный с системой точного отсчета, четвертьволновую. пластинку, двухлучепреломляющий элемент и модулятор, в результате чего образуется

,Q интерференционно-поляризационная решетка (растр), штрихи которой с помощью оптической системы проектируются на измерительную решетку, связанную с системой грубого отсчета и контролируемым объектом. Положение штрихов интерференцион15 но-поляризационной решетки зависит от угла поворота поляризатора. При перемещении измерительной решетки поляризатор доворачивается специальным двигателем так, что штрихи компенсационной ре2Q щетки попадают между штрихами измерительной решетки, что определяется по минимальной освещенности фотоприемников. По углу поворота поляризатора система точного отсчета определяет искомое перемещение контролируемого объекта.

Это устройство весьма в наладке и эксплуатации, что снижает надежность его работы. При этом для получения цифрового выхода требуется дополнительное преобразование в системе точного отсчета.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования перемещений в код, содержащее последовательно расположенные источник света, конденсатор, измерительный растр, коменсационный растр, первый фотоприемник, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя, выход которого соединен с фазо-. чувствительным выпрямителем, измерительный растр соединен с каналом грубого отсчета, введены генератор импульсов, элемент запрета, реверсивный регистр сдвига, преобразователь напряжения в код, второй фотоприемник, выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя, выход которого соединен с первым входом элемента запрета, выход генератора импульсов соединен со вторым входом элемента запрета, выход которого соединен с первым входом реверсивного регистра сдвига, выход фазочувствительного выпрямителя соединен со вторым входом реверсивного регистра сдвига, выходы которого соединены со входами компенсационного растра и преобразователя напряжения в код.

Кроме этого, в устройстве для преобразования перемещения в код компенсационный растр выполнен из слоя жидких кристаллов, который расположен между двумя прозрачными пластинками, на одной из которых нанесен сплощной прозрачный электрод, а На другой в виде ряда прозрачных электродов, все прозрачные электрода соединены со входом компенсационного растра.

Па фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - часть его компенсационного растра.

Устройство включает в себя источник света 1, конденсатор 2, измерительный растр 3, связанный с входным штоком 4, канал 5 грубого отсчета, компенсационный растр 6, фотоприемники 7, выходы которых соединены с входом дифференциального усилителя 8, фазочувствительный выпрямитель 9, генератор 10 импульсов, соединенный через элемент запрета 11 с входом реверсивного регистра 12 сдвига, и преобразователь 18 напряжения в код.

Изгйерительный растр 3 состоит из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос с шагом w и шириной полосы, равной . Компенсационный растр 6 состоит из слоя жидких кристаллов, заключенного между двумя стеклянными пластинами, на одной из которых нанесен общий сплошной электрод 14, а на другой ряд электродов 15.

Все электроды 14 и 15 сделаны прозрачными. Расстояние 1 между соседними электродами 15 много меньше их ширины h (I « h).

Устройство работает следующим образом.

При освещении растров 3 и 6 параллельным пучком света, сформированным источником света 1 и конденсером 2, образуется семейство муаровых полос, положение которых определяется взаимным расположением растров 3 и 6. Фотоприемники 7 расположены так, что световые потоки, падающие на них, сдвинуты друг относительно друга на 180° по пространственной фазе. Положение измерительного растра 3 определяется перемещением входного штока 4, а положение компенсационного растра 6 зависит от кода в регистре 12. При подаче напряжения между общим электродом 14 и каким-либо из электродов 15 соответствующие участки растра 6 затемняются, а остальная часть остается прозрачной. Таким образом подачей на электроды 15 соответствующего кода напряжений с регистра 12 формируется структура, показанная на фиг. 2. При щаге компенсационного растра, равного W, число разрядов регистра 12 п определится по формуле п , а при h n Сдвиг кода в регистре 12 на один разряд вызывает перемещение растра 6 на щирину h одного электрода 15.

В исходном состоянии растры 3 и 6 расположены так, что фотоприемники 6 освещены одинаково и сигнал на выходе усилителя 8 равен нулю. Этому положению соответствует определ енный код в регистре 12, Например, такой как показано на фиг. 2 для случая восьмиразрядного-регистра. При этом элемент запрета П запрещает прохождение импульсов генератора 10 в регистр 12, а код на выходе преобразователя 13 напряжения в код соответствует данному положению измерительного растра 3 в пределах его щага. Количество щагов на которое переместится растр 3 фиксируется каналом 5 грубого отсчета. При перемещении измерительного растра 3 балансировка фотоприемников 7 нарущается, на выходе усилителя 8 появляется сигнал открывающий элемент 11 запрета и импульсы генератора 10 поступают на вход регистра 12 сдвига, осуществляя сдвиг записанного в нем кода, а соответственно и растра 6 до достижения сбалансированного состояния фотоприемников 7. Направлением сдвига кода управляет фазочувствительный выпрямитель 9, определяющий знак сигнала разбаланса.

Таким образом, в предлагаемом устройстве компенсирующий элемент воспринимает управляющий сигнал непосредственно в цифровом коде, в результате чего упрощается структурная схема преобразователя и повышается его надежность.

Экономический эффект предложенного технического решения обуславливается его техническими преимуществами.

Формула изобретения

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 с. 178-183.

№ 517782, кл. G 08 С 9/00 1973 (прототип).

.

w

/