CS203527B1 - Zapojení optického snímače - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení optického snímače pro snímání pomalých a složených pohybů těles.

Dosud známé snímače mechanického pohybu, naříklad pro snímání počtu otáček rotujícího tělesa, mechanicko-elektrické kódovací převodníky a snímače v dalších technických aplikacích, používají jeden snímací systém, jehož činnost je založená na optickém principu. Tento snímací systém obvykle sestává ze zdroje světla a přijímacího prvku citlivého na světlo. Zdrojem světla bývá žárovka nebo luminiscenční dioda. Přijímací prvek je fotoodpor nebo fototranzistor. Zdroj i přijímací prvek jsou obvykle umístěny vedle sebe. Jako snímací prvek se využívají značky s různou odrazivostí světla nanesené na snímaném tělese. V některých případech je zdroj umístěn proti přijímacímu prvku a ve snímaném tělese jsou vytvořeny otvory nebo drážky, které umožňují průchod světelných paprsků ze zdroje na přijímací prvek. Přijímací prvky jsou zapojeny v obvodě, který upravuje získané impulsy tak, že je zesiluje, tvaruje apod.

Tyto druhy snímačů jsou vhodné pro takové případy, kdy je rychlost pohybu snímaného tělesa dostatečně velká, pohyb tělesa je plynulý a obrysy přijímacího prvku jsou dostatečně ostré. Jestliže je rychlost tělesa malá, zůstávají přijímací prvky po určitý čas v polootevřeném stavu a aktivní prvky elektronických obvodů, které zpracovávají signály získané ve snímačích se dostávají do nevhodných oblastí pracovních charakteristik, což se obvykle projeví zakmitáváním obvodu.

V praxi je též někdy třeba snímat mechanický pohyb těles, na která kromě základního momentu působí ještě superponovaný moment střídavého průběhu a výsledný moment krátkodobě působí proti směru pohybu tělesa, přičemž převyšuje hodnotu momentu setrvačnosti, takže těleso vykonává složený kmitový pohyb. V těchto případech není možné použít běžný snímač, protože optické snímače mají tak vysokou citlivost, že zaznamenávají kromě funkčních impulsů i řadu falešných impulsů.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení optického snímače pro snímání pomalých a složených pohybů těles podle vynálezu. Zapojení sestává ze dvou luminiscenčních diod, jejichž světelné paprsky dopadají přímo nebo odražené na jim přiřazené fototranzistory a dále z tranzistorů, klopného obvodu a odporů. Jeho podstata spočívá v tom, že kladná napájecí svorka zapojení je spojena jednak přes první kolektorový od203527 por s kolektorem prvního spínacího tranzistoru a s prvním vstupem klopného obvodu; jednak přes druhý kolektorový odpor s kolektorem druhého spínacího trazistoru a se druhým vstupem klopného obvodu; jednak přes kolektor a emitor prvního fototranzistoru a přes druhý bázový odpor s bází druhého spínacího tranzistoru; jednak přes kolektor a emitor druhého fototranzistoru a přes první bázový odpor s bází prvního spínacího tranzistoru. Konečně je kladná napájecí svorka zapojení spojena přes ochranný odpor, přes první luminiscenční diodu, a přes druhou luminiscenční diodu s nulovou svorkou zapojení. S nulovou svorkou zapojení je spojen též emitor prvního spínacího tranzistoru a emitor druhého spínacího tranzistoru. Výstupy klopného obvodu jsou spojeny s odpovídajícími výstupy zapojení.

Výhodou tohoto zapojení je, že použitím dvou snímacích soustav v jednom snímači se zvyšuje spolehlivost snímání. Vzdálenost mezi oběma snímacími soustavami vytváří umělou hysterezi závislou na rychlosti pohybu snímaného tělesa. Tato hystereze zabezpečuje správnou činnost snímače i při velmi nepříznivém režimu pohybu snímaného tělesa. Velikost hystereze je přímo úměrná vzdálenosti snímacích systémů a nepřímo úměrná rychlosti pohybu snímaného tělesa. Tak získává snímač vlastnosti obdobné snímačům s měnitelnou hysterezí jako jsou magnetické snímače. Nastavitelná hystereze i vysoká spolehlivost se uplatní zejména při snímání velmi pomalých a složených pohybů snímaných těles i v těch případech, kdy tělesa nemají dostatečně přesné obrysy. Kromě toho je možno zvýšenou spolehlivost využít při všech běžných aplikacích optického snímání.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu.

Kladná napájecí svorka 01 zapojení je spojena s kolektorem prvního fototranzistoru 21, s kolektorem druhého řototranzistoru 22 s jedním vývodem ochranného odporu 30, s jedním vývodem prvního kolektorového odporu 61 a s jedním vývodem druhého kolektorového odporu 62. Druhý vývod prvního kolektorového odporu 61 je spojen jednak s kolektorem prvního spínacího tranzistoru 51 a jednak s prvním vstupem 71 klopného obvodu 70. Druhý vývod druhého kolektorového odporu 62 je spojen jednak s kolektorem druhého spínacího tranzistoru 52 a jednak se druhým vstupem 72 klopného obvodu 70. Emitor prvního fototranzistoru 21 je spojen přes druhý bázový odpor 42 s bází druhého spínacího tranzistoru 52. Emitor druhého fototranzistoru 22 je spojen přes první bázový odpor 41 s bází prvního spínacího tranzistoru 51. Druhý vývod ochranného odporu 30 je spojen s anodou první luminiscenční diody 11. Její katoda je spojena s anodou druhé luminiscenční diody 12.

Katoda druhé luminiscenční diody 12 je spojena s emitorem prvního spínacího tranzistoru 51, s emitorem druhého spínacího tranzistoru 52 a s nulovou svorkou 02 zapojení. První výstup 73 klopného obvodu 70 je spojen s prvním výstupem 91 zapojení. Druhý výstup 74 klopného obvodu 70 je spojen se druhým výstupem 92 zapojení. Umístění první snímací soustavy, to je první luminiscenční diody 11 s prvním fototranzlstorem 21 a umístění druhé snímací soustavy, tj. druhé luminiscenční diody 12 se druhým fototranzistorem 22 je provedeno tak, že na příslušný fototranzistor 21, 22 dopadává buď přímé, nebo odražené světlo přiřazené luminiscenční diody 11, 12. Uspořádání může být provedeno též tak, že jedním zdrojem se např. přes optický rozdělovač osvětlují oba fototranzistory 21 a 22. Klopný obvod 7 může být jakýkoli dvouvstupový bistabilní klopný obvod. Napájení klopného obvodu 70 není na výkrese znázorněno.

Zapojení může pracovat dvěma způsoby, a to v závislosti na uspořádání snímací soustavy, kterou tvoří příslušný fototranzistor 21 nebo 22 s jemu přiřazenou luminiscenční diodou 11 nebo 12 a snímaného předmětu. V prvním případě se vychází z toho, že snímací soustava reaguje na odclonění. Využívá se v tom případě, že šířka drážky nebo průměr otvoru na snímaném předmětu je menší než vzdálenost mezi světelnými paprsky v rovině snímaného předmětu. V tomto případě se předpokládá, že odclonění nastane postupně, a to nejprve v jedné snímací soustavě a potom ve druhé snímací soustavě. V žádném případě nemohou být obě snímací soustavy odcloněny současně. V základním stavu jsou obě snímací soustavy zacloněny. První fototranzistor 21 i druhý fototranzistor 22 jsou zavřené, protože na ně nedopadá světlo z jim přiřazených luminiscenčních diod 11, 12. Jsou zavřené i oba spínací tranzistory 51, 52. Na prvním výstupu 73 klopného obvodu 7 je Signál „log O”. Na jeho druhém výstupu 74 je signál „log 1”. Jakmile drážka nebo otvor na snímaném předmětu odcloní první snímací soustavu, první fototranzistor 21 se otevře. Přes druhý bázový odpor 42 se sepne druhý spínací tranzistor 52 a na druhý vstup 72 klopného obvodu 7 se přivede signál „log 0”. Případný kmitový pohyb náběžné hrany snímaného předmětu, při kterém se první fototranzistor 21 znova zacloní a odcloňuje, nemá vliv na stav výstupů 73, 74 klopného obvodu 7. Při postupu mezery na snímaném objektu směrem ke druhé snímací soustavě se nejprve zacloní první luminiscenční dioda 11 a první fototranzistor 21 a potom se odcloní druhá snímací soustava. Světlo ze druhé luminiscenční diody 12 dopadne na druhý fototranzistor 22, který se tím otevře. Přes první bázový odpor 41 se sepne první spínací tranzistor 51. Tak je na prvním vstupu 71 klopného obvodu 70 signál „log 0”, kterým se klopný obvod 70 překlopí. Na jeho prvním výstupu 73 je signál „log 0” a na jeho druhém výstupu 74 je signál „log 1”. Počet impulsů na jednom z výstupů 91 nebo 92 zapojení odpovídá počtu drážek nebo otvorů, které prošly oběma snímacími systémy. Ve druhém případě reaguje snímací soustava na zaclonění a vychází se z toho, že snímací soustava reaguje na zaclonění. Využívá se v tom případě, když šířka drážky nebo otvoru na snímaném předmětu je větší a šířka výstupku nebo ozubu, který způsobí zaclonění je na snímaném předmětu menší než vzdálenost mezi optickými osami snímacích soustav. Podmínkou funkce je, že k zaclonění dojde nejprve v jedné snímací soustavě a potom ve druhé snímací soustaB vě. V žádném případě nesmí být obě snímací soustavy zacloněny současně. V základním stavu jsou obě snímací soustavy odcloněny. Ostatní funkce zapojení je analogická jako v prvním případě. Protože na vstupech klopného obvodu 7 se objevují signály „log 1” je třeba použít takový typ klopného obvodu, který se na tyto signály překlápí, anebo doplnit vstupní část klopného obvodu 7 invertory, které změní vstupní signály na úroveň „log 0”.

Vynálezu se využije při počítání kusů s členitým povrchem a neostrými obrysy, při velké vzdálenosti mezi zdrojem světla a přijímacím prvkem, kde změna osvětlení probíhá velmi pomalu. Využití bude ve všech oblastech techniky nejen při počítání kusů, ale i při počítání počtu zubů, počtu mezer a počítání impulsů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení optického snímače pro snímání pomalých a složených pohybů těles, při kterém světelné paprsky luminiscenčních diod dopadají přímo nebo odražené na jim přiřazené fototranzistory, sestávající ze dvou luminiscenčních diod, ze dvou fototranzistorů, dvou tranzistorů, klopného obvodu a odporů, vyznačující se tím, že kladná napájecí svorka (01) zapojení je spojena jednak přes první kolektorový odpor (61) s kolektorem prvního spínacího tranzistoru (51) a s prvním vstupem (71) klopného obvodu (70), jednak přes druhý kolektorový odpor (62) s kolektorem druhého spínacího tranzistoru (52) a se druhým vstupem (72) klopného obvodu (70), jednak přes kolektor a emitor prvního fotoVYNÁLEZU tranzistoru (21) a přes druhý bázový odpor (42) s bází druhého spínacího tranzistoru (52), jednak přes kolektor a emitor druhého fototranzistoru (22) a přes první bázový odpor (41) s bází prvního spínacího tranzistoru (51) a konečně je kladná napájecí svorka (01) zapojení spojena přes ochranný odpor (30) přes první luminiscenční diodu (11) a přes druhou luminiscenční diodu (12) s nulovou svorkou (02) zapojení, se kterou je spojen též emitor prvního spínacího tranzistoru (51), emitor druhého spínacího tranzistoru (52), přičemž výstupy (73,74) klopného obvodu (70) jsou spojeny s odpovídajícími výstupy (91, 92) zapojení.