Фотоэлектрический преобразователь перемещения в код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/06 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям перемещений в цифровой код.

Известен преобразователь позиционного типа, в котором отсчет снимается независимо от предыдущих и не участвует в образовании последующих отсчетов.

И этом преобразователе применены два кодированных элемента, связанных .через редуктор, две группы фотоприемников, расположенных у соответствующих кодированных элементов, причем одна группа фотоприемников через блоки формирователей сигналов и входных сигналов подключается к первой группе реверсивных счетчиков, а другая группа фотоприемников подключается к второй группе входов реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с первой группой блока выходных ключей . Ь преобразователе применены датчик направления вращения вала, датчик импульсов считывания и логический блок Си.

Недостатком такого преобразователя является его сложность: наличие двух кодированных элементов, связывакяцего их механического редуктора и сложного логического блока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий источник излучения, оптически соединенный через кодированный элемент с фотоприемниками. Выходы фотоприемников, размещенных на дорожке младшего разря10да кодированного элемента, соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, включающего схемы управления, интерполятор, триггеры Шмитта, логические схемы, кроме того, фотопри15емники в старших разрядах преобразо- . вателя освещены через узкую прямоугольную щель диафрагмы, а их выходы подключены к входам логического блока 2 J.

20

Недостатком известного преобразователя также является его сложность.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается

25 тем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источник излучения, оптически соединенный через кодированный элемент с фотоприемником, выход которо30го соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, диафрагму, введены триггеры, элементы П, ИЛИ, реверсивный счетчик и дискриминатрры, выходы первого и второго дискриминаторов соединены с первыми входами соответственно первых и вторых триггеров и элементов И, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика,выходы третьго и четвертого дискриминаторов через элемент ИЛИ соединены с вторыми входами триггеров, выход., первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а диафрагма выполнена с фигурной щелью и расположена между кодированным элементом и фотоприемником.

На фиг. 1 приведен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - функциональная схема преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 4 - выполнение диаграммы.

Преобразователь содержит фотоприемник 1, диафрагму 2, оптическую систему 3, кодированный элемент 4, источник 5 излучения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, дискриминаторы 7-10, элемент ИЛИ 11, . триггеры 12 и 13 , элементы И 14 и 15 и и реверсивный счетчик 16. Кроме того, диафрагма имеет фигурную щель 17

Преобразователь работает следующим образом.

Для получения цифрового отсчета положения вала в пределах одного оборота световой поток от источника 5 излучения через оптическую систему 3, включающую конденсатор, оптически призмы, объектив, проектируется через фигурную щель 17 диафрагмы 2 на фотоприемник 1. Количество световой энергии, поступающей на фотоприемник 1, изменяется в зависимости от положения жестко укрепленного на валу кодированного элемента 4. Для получения цифрового отсчета сигнал с выхода фотоприемника 1 подается на вход АЦП 6, с выхода которого информация снимается в двоичном коде. Снимаемая информация пригодна для дальнейшей обработки, например для вывода на систему Цифровой индикации показаний накопит ля или ЭВМ.

В пределах одного оборота вала сигнал с фотоприемника 1 изменяется от минимума до. максимума по закону, определяемому конфигурацией кодового элемента 4, в приведенном случае по закону спирали Архимеда. На выходе АЦП б информация при этом изменяется соответственно от О до N в двоичном коде, где N - максимальное значение двоичного числа на

выходе АЦП, определяемое количеством двоичных разрядов на его выходах.

Минимальный.отсчет, снимаемый с АЦП б, равен О (в двоичном коде 0000). Максимальный отсчет при полном обороте вала составляет N 15 (в двоичном коде 1111). Дискриминатор 7 настроен так, что он выдает сигнал при входной комбинации сигнала, равной N, т.е. при значении сигнала 1111

Q в двоичном коде; дискриминатор 8 при значении сигнала на входе N - 1, т.е. .1110; дискриминатор 9 - при значении сигнала на входе, равном 1, т.е. 0001; дискриминатор 10 - при

С значении входного сигнала, равном .0, т.е. в двоичном коде 0000. 1 При повороте вала преобразователя в направлении возрастания отсчета сигналы на выходе АЦП изменяются в последовательности возрастания отсчета (..., 13, 14, 15, О, 1,...). Тогда при отсчете N - 1 14 с выхода дискриминатора 8 через элемент ИЛИ 11 на R-входы триггеров 12 и 13 поступает импульс и устанавливает их в положение, когда элементы

И 14 и 15 закрыты. При появлении на выходе АЦП 6 отсчета N 15 сиг. нал от дискриминатора 7 поступает На S-вход триггера 13 и открывает

0. элемент И 15.. По приходе отсчета О импульс от дискриминатора 10, пройдя через открытый элемент И 15, поступает на вход Сложение реверсивного счетчика 16. При дальней5 шем вращении вала в том же направлении при каждом переходе АЦП б через отсчет О сигнал от дискриминатора 10 поступает на счетчик 16 и суммируется с имеющимися в нем отсче-

0 тами.

При вращении вала преобразователя в обратном направлении последовательность отсчетов на АЦП 6 изменяс ется в последовательности уменьшения отсчета (..., 1, О, 15, 14, 13, ...). При отсчете на выходе АЦП 6, равном 1, с дискриминатора 9 через элемент ИЛИ 11 на R-входы триггеров 12 и 13 поступает сигнал-импульс и устанавливает их в положение, при котором элемент И 14 и 15 закрыты. При отсчете О на выходе АЦП 6 сигнал от дискриминатора 10 поступает .на S-вход триггера 13 и тем самым

5 открывает элемент И 14..При отсчете N - 15 сигнал с выхода дискриминатора 7 поступает через элемент И 14 на вход Вычитание реверсивного счетчика 16 и вычтет из имеющего0 ся в нем отсчета единицу.

Начало и окончание работы преобразователя могут приходиться на такие положения вала, когда .отсчет с АЦП 6 не равен О, например в точках А и Б

5 {.фиг. 3). . Тогда в общем виде в дискретной форме полный отсчет угла поворота вала составляет . Ч + (п-) x(N+1)+A+B}«m , где п - количество импульсов, поступающих на счетчик 16 от начала до конца поворота вала; А - отсчет с АЦП в начале отсчета;Б - отсчет с АЦП -в конце отсчет m - масштабный коэффициент, заВИС51ЩИЙ от числа разрядов АЦП. Для примера, приведенного на фиг. 3, имеем масштабный коэффициен m i 22«30. Тогда при вращении вала в направ лении возрастания отсчета при , , имеем t +t(2-lWl5+l)+5+7 «2230 630, т.е. вгш повернулся на один полный оборот и на 270°. При вращении вала в направлении убывания отсчета имеет при А 7, Б 5, п 2 : if - (2-lWl5+l)-f7+5 K22 30 -630P т.е. вал повернулся на один полный оборот и на 270. При использовании полупроводнико вого излучателя освещенность фигурной щели 17 диафрагмы 2 вдоль ее длины не одинаковая, что приводит к нелинейности преобразования. Для ко пенсации нелинейности выходного сиг нгша щель 17 выполнена различной по ширине вдоль ее длины, причем ее ширина плавно изменяется обратно пропорционально ее освещенности. Этим достигается пропорциональность изменения сигнала на выходе фотоприемника и относительно поворота В4 ла; Формула изобретения Фотоэлектрический преобразо&лтель перемещения в код, содержащий источник излучения, оптически соединен- ный через кодированный элемент с фотоприемником, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, диафрагму, о т л и ч, а ю « Ф1 и и с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введе- ны триггеры, элементы И, ИЛИ, реверсивный счетчик и дискриминаторы, sttходы первого и второго дискриминаторов соединены спервыми входами соответственно первых и вторых триггеров и элементов И, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика, выходы третьего и четвер-. того дискриминаторов через элемент ИЛИ соединены с входами триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, а диафрагма выполнена с фигурной щелью и расположена между кодироЬанньал элементом и фото- приемником. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 752431, кл. G 08 С 9/04, 1978. 2.Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах. М., Энергоиздат, 1981, с. 44 (прототип). Uffyix 1Щвш и If 81 9 аавых ui66xe НапраВАе и 13 бык Ц№ вкЭ вик а1ввж9 вращения вака bpau ufi вала