PL165797B3 - Sposób przetwarzania zmian strumienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne w optoelektronicznym przetworniku do pomiaru długości lub kąta - Google Patents

Abstract

Sposób przetwarzania zmian strum ienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne w optoelektronicznym przetw orniku do pom iaru długości lub kąta za pom ocą fotoelem entów ustawionych w jednej linii i równo od siebie odległych, a każdy z tych dwu wyjściowych sygnałów elektrycznych tworzy się jak o różnicę sumy różnych sygnałów według patentu nr 153 557, znamienny tym, że zmiany strum ienia świetlnego detekuje się za pom ocą trzech fotoelem entów (1, 2, 3), a jeden z dwu sygnałów wyjściowych (S /x /) tworzy się przez odjęcie od podwójnego sygnału z fotoelem entu środkowego (2) sygnału będącego sumą sygnałów z fotoelem entów skrajnych (1, 3), a drugi sygnał wyjściowy (C /x /) tworzy się z różnicy sygnałów fotoelementów skrajnych (1, 3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania zmian strumienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne w optoelektronicznym przetworniku do pomiaru długości lub kąta będący ulepszeniem rozwiązania według patentu nr 153 557.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 153 557 sposób przetwarzania strumienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne w przetworniku optoelektronicznym, do pomiaru długości lub kąta. Pomiar polega na zamianie przemieszczenia trzpienia pomiaru na ciąg impulsów elektrycznych. Z trzpieniem pomiarowym trwale związany jest oświetlony wzorzec współpracujący z przeciwwzorcem, generujący zmiany strumienia świetlnego. Wzorzec i przeciwwzorzec charakteryzują się okresowo zmiennym wzdłuż jednego kierunku rozkładem jasnych i ciemnych pól. Występujące w trakcie przesuwania wzorca cykliczne zmiany strumienia świetlnego powodują proporcjonalne zmiany sygnału elektrycznego generowanego przez fotodetektor.

Zmiany strumienia świetlnego detekuje się za pomocą pięciu fotoelementów usytuowanych w szeregu w jednakowej odległości od siebie. Odległość między środkami skrajnych fotoelementów mierzona w kierunku największych zmian rozkładu intensywności pola prążkowego za wzorcami jest równa stałej prążka.

Jeden z dwu sygnałów wyjściowych przetwornika tworzy się przez odjęcie od sygnału fotoelementu środkowego sygnału będącego połową sumy sygnałów z fotoelementów skrajnych. Drugi sygnał tworzy się z różnicy sygnałów fotoelementów usytuowanych po obu stronach fotoelementu środkowego.

Wadą znanego rozwiązania jest konieczność stosowania pięciu fotoelementów i różnych wzmocnień w torze_elektronicznym co ma wpływ na dokładność przetwarzania sygnału w funkcji częstotliwości.

Istota wynalazku polega na tym, że zmiany strumienia świetlnego detekuje się za pomocą trzech fotoelementów. Jeden z dwu sygnałów wyjściowych przetwornika tworzy się przez odjęcie od podwojonego sygnału z fotoelementu środkowego sygnału będącego sumą sygnałów z fotoelementów skrajnych. Drugi sygnał tworzy się z różnicy sygnałów fotoelementów skrajnych.

Zaletą wynalazku jest, ze sygnały wyjściowe w przetworniku są pozbawione składowych stałych i są przesunięte względem siebie o kąt 90°. Wynalazek zapewnia wyeliminowanie wpływu na to przesunięcie zarówno zmian stałej prążka jak i jego orientacji kątowej.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu przetwarzania zmian strumienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne.

Układ wyposażony jest w trzy fotoelementy 12,3 równo od siebie odległe i ustawione w jednej linii. Odległość pomiędzy środkami dwóch sąsiednich fotoelementów, mierzona w kierunku naj165 797 3 większych zmian rozkładu intensywności pola prążkowego za wzorcami, równa jest nominalnie czwartej części stałej prążka D. Fotoelementy są spolaryzowane napięciem Up.

Sygnały prądowe z fotoelementów 1, 3 zamieniane są na sygnały napięciowe w konwerterach prąd-napięcie K1, K3 o oporze sprzężenia zwrotnego R1. Sygnał prądowy z fotoelementu środkowego 2 zamieniany jest na napięciowy przez konwerter K2 o dwukrotnie większym oporze 2R1 sprzężenia zwrotnego. Ma to na celu zrównanie składowych stałych przy dalszym odejmowaniu wytworzonych napięć.

Wyjście konwertera K1 połączone jest poprzez rezystor R z wejściem prostym „ + “ wzmacniacza różnicowego W1 poprzez rezystor R i poprzez inny rezystor R z wejściem odwracającym wzmacniacza różnicowego W2, natomiast wyjście konwertera K3 połączone jest poprzez rezystory R z wejściami odwracającymi wzmacniaczy różnicowych W1, W2, a wejście proste „ + “ wzmacniacza różnicowego W2 połączone jest poprzez rezystor 2R z wyjściem środkowego konwertera K2. Wejścia odwracające wzmacniaczy różnicowych W1, W2 połączone są z wyjściem wzmacniacza różnicowego poprzez rezystory sprzężenia zwrotnego R. Wejścia proste „ + “ połączone są z masą układu poprzez rezystory R.

Sygnały napięciowe V1, V3 pochodzące z fotoelementów skrajnych 1, 3, odejmowane są od siebie przez operacyjny wzmacniacz różnicowy W1, na wejściu którego uzyskuje się jeden z sygnałów przetwornika C(x).

Drugi sygnał wyjściowy S(x) uzyskuje się na wyjściu wzmacniacza różnicowego W2 przez odjęcie od napięcia V2 pochodzącego z fotoelementu środkowego 2 sumy napięć V1+ V3 pochodzącej z fotoelementów skrajnych.

Oporniki R i 2R przy wzmacniaczach różnicowych W1, W2 są tak dobrane, ze napięcia V1, V2, V3 dodają się i odejmują z współczynnikiem wpływu równym 1.

Umieszczenie środkowego fotoelementu 2 w osi oświetlacza i symetria układu detekcji powodują, ze zmiany stałej D prążków oraz zmiana ich orientacji kątowej nie wpływają na przesunięcie fazowe sygnałów - zmieniają się tylko amplitudy tych sygnałów.

165 797

xW2	SlB

A Ań

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 1,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób przetwarzania zmian strumienia świetlnego na dwa sygnały elektryczne w optoelektronicznym przetworniku do pomiaru długości lub kąta za pomocą fotoelementów ustawionych w jednej linii i równo od siebie odległych, a każdy z tych dwu wyjściowych sygnałów elektrycznych tworzy się jako różnicę sumy różnych sygnałów według patentu nr 153 557, znamienny tym, że zmiany strumienia świetlnego detekuje się za pomocą trzech fotoelementów (1,2,3), a jeden z dwu sygnałów wyjściowych (S/x/) tworzy się przez odjęcie od podwójnego sygnału z fotoelementu środkowego (2) sygnału będącego sumą sygnałów z fotoelementów skrajnych (1,3), a drugi sygnał wyjściowy (C/x/) tworzy się z różnicy sygnałów fotoelementów skrajnych (1, 3).