PL174584B1 - Sposób pomiaru kąta odpowiadającego parze analogowych sygnałów sinus, cosinus - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru kąta odpowiadającego parze analogowych sygnałów sinus, cosinus, charakteryzujących mierzony parametr, w którym poprzez fotodetektory przesunięte względem siebie o 0,25 stałej dyfrakcyjnej siatki wytwarza się cztery sygnały elektryczne przesunięte o wielokrotność kąta 90°, które to sygnały parami sumuje się różnicowo i wytwarza się dwa przesunięte w fazie o 90° sygnały sin α i cos α, gdzie α jest mierzonym kątem i następnie przetwarza się postać cyfrową, znamienny tym, że sygnały cyfrowe podaje się do pamięci (P)jako adresy dwuwymiarowej tablicy zawierającej odpowiadające proporcji tych sygnałów wartości kąta.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru kąta odpowiadającego parze analogowych sygnałów sinus, cosinus, charakteryzujący mierzony parametr, stosowany zwłaszcza przy pomiarach przetworników indukcyjnych i interferencyjnych pomiarach długości.

Znany jest z publikacji Wronkowski L. “Teoria i zastosowanie optoelektronicznych inkrementalnych układów pomiarowych przeznaczonych do pomiaru długości” (Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej 1990 r., z 141) sposób pomiaru kąta a odpowiadającego parze sygnałów sinus, cosinus. Sygnały te otrzymuje się po zsumowaniu różnicowym sygnałów wytwarzanych przez cztery fotodetektory przetwornika optoelektronicznego, przesunięte względem siebie o 0,25 stałej siatki dyfrakcyjnej. Badane sygnały sin a- cos apodaje się na zespół komparatorów, w których to komparatorach porównywane są wartości tych sygnałów dla poszczególnych kątów. W chwilach skomparowania kombinacji liniowej tych sygnałów generuje się impulsy, których wielkość odpowiada określonej wartości wzorcowej mierzonego kąta. Licznik zlicza kolejno pojawiające się impulsy, a jego stan wskazuje wartość zmierzonego kąta.

Znany sposób charakteryzuje się dużymi błędami spowodowanymi niestabilnością amplitudy sygnałów sin α, cos α oraz niestabilnością przesunięcia fazy między tymi sygnałami.

Istota wynalazku polega na tym, że sygnały cyfrowe podaje się do pamięci jako adresy dwuwymiarowej tablicy zawierającej odpowiadające proporcji tych sygnałów wartości kąta.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się małymi błędami spowodowanymi niestabilnością amplitudy mierzonych sygnałów.

Wynalazekjest przedstawiony przykładowo na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przetwornik optoelektroniczny do pomiaru przemieszczenia liniowego w rzucie perspektywicznym, fig. 2 - układ blokowy do pomiaru kąta pary sygnałów sin α - cos α, fig. 3 schematycznie graficznązależność między wartościąmierzonego kąta a wartościamijego sinusa i cosinusa, a fig. 4 - zależność graficzną z fig. 3 z uwzględnionym zakresem mierzonego kąta.

W celu uzyskania pary analogowych sygnałów sinus, cosinus odpowiadającej mierzonemu kątowi a wytwarza się cztery sygnały elektryczne przesunięte o wielokrotność kąta 90°, za pomocą fotodetektorów 4 przesuniętych względem siebie o 0,25 stałej dyfrakcyjnej siatki. Sygnały te parami sumuje się różnicowo i wytwarza się dwa sygnały różnicowe sin a i cos a przesunięte względem siebie o 90°. Po przetworzeniu tych sygnałów analogowych na sygnały cyfrowe podaje się je do pamięci Pjako adresy dwuwymiarowej tablicy zawierającej odpowiadające proporcji tych sygnałów wartości kąta.

Przetwornik optoelektroniczny składa się z wzorca inkrementalnego 1, wzdłuż którego przesuwany jest w trakcie pomiarów przeciwwzorzec 2, który zbudowany jest w postaci czteroelementowego optycznego przesuwnika fazy i posiada siatki dyfrakcyjne względem siebie o 0,25 d gdzie d - stała siatki dyfrakcyjnej. Ta stała d wyznacza elementarne przesunięcie kątowe

174 584 badanego obiektu, zaś miarąbadanego przemieszczenia jest kąt α. Nad tymi siatkami dyfrakcyjnymi usytuowane są cztery detektory 4 przetwarzające zmienny strumień światła na cztery elektryczne sygnały poprzesuwane w fazie o wielokrotność 90°. Oświetlacz 3 usytuowany jest pod wzorcem podstawowym. Sygnały z fotodetektorów 4 sąparami sumowane różnicowo tak, że na wyjściu przetwornika są dwa sygnały przesunięte w fazie o 90°, co wiąże się z określeniem rewersji. Te sygnały sin α - cos α sąproporcjonalne do sinusa i cosinusa mierzonego kąta α. Sumowanie różnicowe sygnałów z fotodetektorów powoduje wyeliminowanie ich składowych stałych.

Sygnały z przetwornika optoelektronicznego sin a - cos a podawane są na przetworniki analogowo - cyfrowe A/D wraz z impulsami zegara Z. Na wyjściu tych przetworników pojawiają się w takt impulsów zegara Z impulsy proporcjonalne odpowiednio do wartości sinus i cosinus mierzonego kąta a. Cyfrowe wartości obu tych sygnałów są następnie podawane do pamięci P jako adresy dwuwymiarowej tablicy zawierającej odpowiadające proporcji tych sygnałów wartości o.. Zapisana w pamięci układu dla wzorcowego sygnału zależność wartości kąta a od pary wartości sygnałów sin α i cos α pozwala określić wartość tego poszukiwanego kąta α Wynika to z równości stosunku sin α do cos α i stosunku odcinka O' 'O i AO jak to j est przedstawione na fig. 3. Na wyjściu pamięci P podawanyjest zakres kąta α wyznaczony zakresem taktu impulsów zegara Z, jak to wyjaśnia wykres z fig. 4. Umożliwia to interpolację mierzonych sygnałów co pozwala na znaczne zmniejszenie wpływu niestabilności wartości tych sygnałów na wynik pomiaru. Fig. 4 ilustruj e także wpływ zmian amplitudy jednego z sygnałów sin α - cos α na wynik pomiaru kąta. Odwzorowanie w postaci koła przechodzi wówczas w elipsę co powoduje zmianę odcinka Oo na QO.

174 584

		.A/n
1		:a/d		P

FIG.2 ο<

RG.3 F1G4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób pomiaru kąta odpowiadającego parze analogowych sygnałów sinus, cosinus, charakteryzujących mierzony parametr, w którym poprzez fotodetektory przesunięte względem siebie o 0,25 stałej dyfrakcyjnej siatki wytwarza się cztery sygnały elektryczne przesunięte o wielokrotność kąta 90°, które to sygnały parami sumuje się różnicowo i wytwarza się dwa przesunięte w fazie o 90° sygnały sin α i cos α, gdzie α jest mierzonym kątem i następnie przetwarza się postać cyfrową, znamienny tym, że sygnały cyfrowe podaje się do pamięci (P) jako adresy dwuwymiarowej tablicy zawierającej odpowiadające proporcji tych sygnałów wartości kąta.

   * * *