CS215241B1 - Zapojení teplotně kompenzovaného rotačního inkrementálního optoelektronického čidla - Google Patents

Abstract

Paralelně alespoň s jednou odměřovací světelnou diodou je zapojena porovnávací světelné dioda směrované světelným tokem, snímaným porovnávacím fototranzistorem, spojeným s porovnávacím vstupem alespoň jednoho komparátorů, na svislou odrazovou plochu odměřovacího rotujícího kotouče. Účelem vynálezu je dosáhnout dokonalé teplotní kompenzace rotačního inkrementálního optoelektronického čidla jednoduchými prostředky. Výhoda zapojení spočívá v tom, že proměnnou komparační úrovní, závislou na teplotě, se dociluje stálá střídy impulzů 1:1.

Description

Vynález se týká zapojení teplotně kompenzovaného rotačního inkrementálního optoelektronického čidla, opatřeného alespoň jednou odměřovací světelnou diodou, jejíž světelný paprsek odrážející se od dělené odrazové plochy odměřujícího rotujícího kotouče dopadá na odměřovací fototranzistor připojený na odměřovací vstup komparátoru.

Místo dosud používané žárovky v čidle se jako zdroje světelného záření používá světelné diody. Důvodem je snížení elektrického příkonu čidla, podstatné zvýšení životnosti a spolehlivosti, odstranění náročné optiky koncentrováním a směrováním světelného paprsku, snížení velikosti a hmotnosti čidla a zmenšení pracnosti při seřizování. Světelný tok diody se odráží od lesklého povrchu odměřovaciho kotouče rotujícího rychlostí úměrnou hodnotě měřené veličiny, například otáček motoru, délky nebo objemu předmětu apod. a je snímán fototranzistorem. Odměřovací kotouč je po obvodu rozdělen střídavě na potřebný počet- dílků -s odrazovou plochou a stejný počet dílků s matnou plochou stejné rozteče. Světelný tok diody je směrován na dělenou odrazovou plochu na obvodu odměřovaciho kotouče, od níž se odráží na fototranzistor, který při otáčení odměřovaciho kotouče vytváří přibližně sinusový signál, který je komparátorem tvarován na signál obdélníkového průběhu se střídou 1:1.

Při běžném použiti čidla při konstantní teplotě je možno pro vyhodnocováni použít komparátoru s pevně nastavenou komparační úrovní. S proměnnou teplotou v rozsahu například 20 až 80 °C ve vnitřním prostoru čidla však klesá svítivost světelné diody a vícenásobně stoupá citlivost fototranzistoru. Tím vyrůstá amplituda proměnného signálu a při použití první komparační úrovně není na výstupu komparátoru střída impulsů 1:1, je proměnná v souvislosti s kolísáním teploty. Vzhledem k odlišným charakteristikám v závislosti světelných diod a fototranzistorů na teplotě byly by obvody pro tepelní kompenzaci běžně používané v tranzistorové technice velmi komplikované a málo účinné.

Účelem vynálezu je dosáhnout dokonalé teplotní kompenzace rotačního inkrementálního optoelektronického čidla jednoduchými prostředky, čehož se podle podstaty vynálezu dosáhle tím, že paralelně alespoňs jednou odměřovací světelnou diodou je zapojena porovnávací světelná dioda směrovaná světelném tokem, snímaným porovnávacím vstupem alespoň jednoho komparátoru na souvislou odrazovou plochu odměřovaciho rotujícího kotouče.

Výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že proměnnou komparační úrovní, závislou na teplotě se dociluje stálé střídy impulsů 1:1.

Zapojení podle vynálezu je dále popsáno a vysvětleno s pomocí výkresů, z nichž na obr. 1 je zapojení čidla podle vynálezu a na obr. 2 je vyznačeno porovnání průběhů výstupních signálů a zapojení bez teplotní kompenzace se zapojením s teplotní kompenzací podle vynálezu.

Na obr. 1 jsou zházorněny paralelně ke zdroji napětí UCC přes předřadné odpory PÍ

I až P3 zqpojené světelné diody Dl až D3. Světelný tok odměřovacích světelných diod Dl a D2 je směrován na dělenou čárkovaně vyznačenou odrazovou plochu odměřovaciho, rotujícího kotouče K a je snímán porovnávacím fototranzistorem TJ. Fototranzistory Ti až TJ jsou paralelně zapojeny mezi zdroj napětí UCC přes pracovní odpory Rl až R4 a pomocné napětí UD. tvořené sériovým zapojením Zenerovy diody D4 a odporu R5. Výstupy odměřovacích fototrahzistorů TI a T2 jsou přes omezovači odpory R6 připojeny na invertujíci vstupy operačních zesilovačů OZ1 a 0Z2, použitých jako komparátorů. Výstup porovnávacího fototranzistoru T' je přes omezovači odpory R6 zapojen na neinvertující vstupy operačních zesilovačů OZ1.OZ2. činnost zapojeni je následující:

Světelné diody Dl až D3. jsou trvale proudově buzené přes předřazené proměnné odpory PÍ až PJ ze zdroje napětí UCC. Proud světelnými diodami Dl až D. je nastqven přibližně na 40 % hodnoty trvalého dovoleného zatížení. Pomocné napětí UL dovoluje užití nesymetrického napájení operačních zesilovačů 0Z1 a 0Z2. ze společného zdroje UCC proti zemi. Z pracovních odpárů RI a R2 jsou snímány proměnné signály, jejichž průběh je určen regulováním fází odměřovacích fototranzistorů TI a T2 odraženýdh světelným tokem od dělené odrazové plochy odměřovácího kotouče K a jsou přes omezovači odpory R6 přiváděny na invertující vstupy operačních zesilovačů 0Z1 a 0Z2. jako komparátorů. Světelný paprsek porovnávací světelné diody D3 odražený od souvislé odrazové plochy odměřovacího kotouče K a dopadajícího na porovnávací fototranzistor T3 vytváří stejnosměrné porovnávací napětí, jehož úroveň odpovídá střední hodnotě výstupních signálů z odměřovacích fototranzistorů TI a T2 a získává se z odporového děliče R3 nastaveného v poměru 1:1. Odporové děliče R3 jsou současně pracovním odporem porovnávacího fototranzistorů T3. který je trvale udržován ve vodivém stavu odraženým světelným tokem od souvislé odrazové plochy odměřovacího kotouče K. Výstupní signál porovnávacího fototranzistorů T3 je přes omezovači odpory R6 přiveden na porovnávací vstupy komparátorů, t.j. na neinvertujíeí vstupy obou operačních zesilovačů 0Z1 a 0Z2. Protože teplotní charakteristiky fototranzistorů TI až T3 jsou shodné, změní se se změnou teploty úroveň odměřovacích signálů stejně jako porovnávací úroveň.

V zapojení podle vynálezu vhodném zejména pro měření neelektrických veličin, například rychlost otáčení motoru, je účelně použito dvojice odměřovacích světelných diod Dl.

D2. dvojice odměřovacích fototranzistorů TI. T2 a dvou komparátorů tvořených operačními zesilovači 0Z1, 0Z2, například pro 200 otáček motoru by bylo nutné vytvořit na obvodu odměřovaciho kotouče K stéjný počet dílků, což by vyžadovalo velmi jemné dělení na obvodu odměřovacího kotouče K nebo zvětšení jeho obvodu. Vzájemným fázovým posunutím signálů, vyhodnocených náběžných a spádových hran na výstupech obou operačních zesilovačů 0Z1. 0Z2 se získá čtyřnásobný počet impulsů, což značí, že počet dílků na odměřovacím kotouči K se omezí na 50.

Na obr. 2 je znázorněno v časovém průběhu t, porovnání výstupních signálů VI známého čidla a pevně nastavenou čárkovaně vyznačenou komparační úrovní A s výstupními signály V2 čidla opatřeného proměnnou, na teplotě závislou, komparační úrovní B v zapojení podle vynálezu. Z obr. 2 je patrné, jak se změnou teploty kolísá požadovaná střída 1:1 výstupních signálů VI, kdežto proměnné, na změnu teploty závislá, komparační úroveň'B v zapojení podle vynálezu udržuje přesně impulsů 1:1 výstupních signálů V2.

Při výběru světelných diod Dl až D3 a fototranzistorů TI až TJ z hlediska shodnosti charakteristik svítivosti diod D1.D2. D3 a citlivosti fototranzistorů TI, T2. T3 v závislosti na změnách teploty a při nastavení střídy impulsů výstupních signálů při počáteční teplotě v čidle 20°C zůstává i v rozsahu teplot do BO°C uvnitř čidla střída impulsů výstupních signálů zathoiána.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojeni teplotně kompenzovaného rotačního inkrementálního optoelektronického čidla, opatřeného alespoň jednou odměřovací světelnou diodou směrovanou světelným tokem, snímaným odměřovacím fototranzistorem spojeným s odměřovacím vstupem komparátoru, na děle nou plochu odměřovacího rotujícího kotouče, vyznačené tím, že paralelně alespoň s jednou odměřovací světelnou diodou (Dl, D2) je zapojena porovnávací světelná dioda /D3) směrovaná světelným tokem, snímaným porovnávacím fototranzistorem (T3) spojeným s porovnávacím vstupem alespoň jednoho komparátoru ( 0Z1, 0Z2), na souvislou odrazovou plo chu odměřovacího rotujícího kotouče (K).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vaznačené tím, že vzájemné fázové posunutí sledu impulsů na výstupech odměřovacích fototranzistorů (TI, T2) je vytvořeno vzájemným nastavením poloh pa ralelně zapojených odměřovacích světelných diod (Dl, D2) vůči odrazovým dílům odměřovacího rotujícího kotouče (K).
3. 3. Zapojení podle bodu 2, vyznačené tím, že komparétor je vytvořen operačním zesilovačem ( 0Z1, 0Z2), nqa jehož invertující vstup je zapojen gýstup odměřovacího fototranzistoru (TI, T2) a na neinvertující vstup je připojen výstup porovnávacího fototranzistoru (T3)