RU1835603C - Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код повышенной точности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении. Цель изобретени  - повышение точности и разрешающей способности преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический преобразователь перемещений в код, содержащий нитевидный источник света, отражатель, вал вращени ,, полый барабан, диафрагму, фотоприемник с дискретными фоточувствительными дорожками считывани , двухфазный генератор сигналов несущей частоты, два делител  напр жени , дифференциальный усилитель и преобразователь кодов, введены фазорас- щепитель опорного сигнала, два дифференциальных усилител , четыре делител  напр жений, а на фотоприемнике выполнены четыре пары дополнительных дорожек. Такое выполнение фотоприемникз, а также введение фазорасщепител  опорного сигнала позволило получить три однотипных фазомодулированных сигнала, одновременна  обработка которых дала значительное повышение точности по сравнению с вариантом обработки одного из них. 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении, машиностроении , АСУТП и др.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и разрешающей способности преобразовател .

На фиг..1 показана конструкци  предлагаемого преобразовател : на фиг. 2 - схема электрических соединений.

Предлагаемый преобразователь содержит нитевидный источник излучени  1, испускающий световой поток, который, проход  через щель 5 полого барабана 4, отражаетс  от отражател  2, положение которого зависит от угла поворота кодируемого вала 3 (фиг. 1), попадает на дискретные фоточувствительные дорожки 7, 23. 24, 25, 26.27, 28.29,30, 31, 32, 33 и 34. включенные в качестве плечей мостовых схем 10-15. причем одни диагонали мостов 10, 12 и 14 запитываютс  напр жением Uisln ОИ. снимаемым с первого выхода двухфазного генератора несущей частоты, а диагонали мостовых схем 11. 13 и 15 запитывэютс  сигналом U2COS о) t снимаемым с второго выхода двухфазного генератора несущей частоты, а другие диагонали перечисленных мостовых схем соединены с входами дифференциальных усилителей 16-18 таким образом , что на вход Глока 16 (фиг. 2) поданы сигналы с диагоналей мостовых схем 10 и

00

со с 

о

о со

юА

11, на вход 17 - со схем 12 и 13, на вход 18 - со схем 14 и 15. Выходы дифференциальных усилителей 16-18 в свою очередь подключены к первому, третьему и п тому входам многовходового формировател  кодов 19, к второму входу которого подключен второй выход генератора несущей частоты (блок 3, фиг. 2), а на четвертый и шестой входы -- соответственно с первого и второго выходов фазорасщепител  опорного сигна- ла (блок 9, фиг, 2), вход которого подключен к второму выходу генератора несущей частоты (блок 8, фиг. 2).

Как уже отмечалось, кодовый фотоприемник снабжен дополнительными дорожка- ми 23-34, предназначенными дл  фазовой интерпол ции младшего разр да считывани  и расположенными таким образом, что дорожка 23 уложена с частотой, вдвое превышающей частоту укладки дорожки 7 млад- шего разр да считывани , дорожки 24, 26, 28, 30,,32 и 34 укладываютс  противофазно 23, 25, 27, 29, 31 и 33-ей, соответственно дорожки 25, 29 и 33 нанос тс  со сдвигом на величину в 1 /4 периода относительно доро- жек23, 27 и 31.

Дорожки 27 и 31, как показано на фиг. 2, сдвинуты относительно дорожки 23 на

величины yi

срт2 рт

У2. -Ґ-.

Световой поток от нитевидного источника света 1 проходит через щель 5 полого барабана модул тора 4 и, отразившись от зеркала 2, попадает на фотоприемник 6 в виде радиального светового штриха так. что перекрываютс  все дискретные фоточувствительные дорожки в том числе 23-34 таким образом, что при выбранных параметрах преобразовател  сопротивлени  между точками aj и bj, bj и ej, dj и ej, ej и fj мен ютс  по законам:

2л

(1)

Rij Roij+FW|sln (уз - YI - 1),

R2rR02j-Rm2jSin - (р - И - l) , (2)

R3j Ro3j+Rm3jCOS (у - у - 1) , (3) У

R4j Ro4j-Rm4jCOS (Р - И - l) . (4)-

где Rtnij, Rot) - соответственно амплитуды переменных и величины посто нных составл ющих сопротивлений,;

(1,2,3.4.

Сопротивлени  RIJ, , 2, 3, 4 и сопротивлени  RSJ, Rej, , Re), , 2, 3, образующие шесть делителей напр жени , включены соответственно в шесть мостовых схем 10-15, соответствующие диагонали которых запитываютс , как показано на фиг. 2, напр жени ми Lhslnrwt. U2cos wt. снимаемыми с выхода двухфазного генератора не сущей частоты (блок 8. фиг. 2) так. что напр жени  между точками Ь, gi и bj, hj, , 2, 3 равны

Ub|gj UbrUg| Ui 7

RijRe - RsjRz)

(Rij + Raj) (Rsj +R6)

UejhJ UeJ-Uhj U2 7

- R8JR4J

(5)

(Rsj + R40TR7J + Rej)

(6)

Сигналы на выходах дифференциальных усилителей (блоки 16-18. фиг. 2) будут определ тьс  выражени ми

UDYj UbJ+UeJ-UgJ-Uhj Ubjgj+Uajyhj,

(7)

где Ubj, Uej, Ugj, Uh - напр жени  между точками bj, ej, QJ, hj соответственно и точкой нулевого потенциала 0, , 2, 3. А при выполнении условий:

, 1-1,2. 3,4; , 2,3;(8)

RmirRm, M, 2,3,4: И. 2,3:(9)

R5pRej-R7j Rej R,.2.3;(10)

(11)

напр жение на выходе ДУ) может быть выражено как

UDYJ-U -cos (on .)..(12)

.2.3;fa - углова  мера фоточувствительной  чейки младшего разр да считывани ,

Таким образом, нз выходе дифференциальных усилителей образуютс  сигналы посто нной амплитуды с величинами фаз. пр мо пропорциональными измер емому перемещению р и различающиес  между In 3

Косинусоидальные напр жени  (12) подаютс  на первый, третий и п тый входы многовходового формировател  кодов 19, на второй четвертый и шестой входы которого подаетс  системна опорных сигналов Uacos ftH -сигнал, снимаемый с второго выхода двухфазного генератора несущей чассобой на

тоты; U2cos(w t + --)

О

сигнал, снимаемый

с первого выхода фэзорасщепител  опорного сигнала 9: U2cos(

4л.

) сигнал, снимаемый с второго выхода фэзорзсщепител  опорного сигнала 9. Формирователь кода 19 выдел ет разности фаз между сигналами

UDYI и U2COS со t, Uova и L)2cos((y t + -г-), 3

4 JЈ UoYa и U2cos( w t + -г- ) и складывает их,

ч}

представл   итоговый результат в виде цифрового кода разр дности ng.

Таким образом, величина, представл в- ма  в виде кодового эквивалента, пропорциональна .

&

Из (13) видно, что с выхода формировател  кода 19 снимаютс  кодовые сигналы, соответствующие угловому леремещению р, лежащему в пределах единицы младшего разр да кодового фотоприемника.

Кроме того, на формирователь кода завод тс  сигналы с фоточувствительных дорожек считывани , что позвол ет выполнить соответствующее согласование кодо- вых эквивалентов углового перемещени , полученных в результате считывани  и фазовой интерпол ции.

Одновременна  обработка трех однотипных фазомодулированных сигналов (12) несет значительное повышение точности преобразовани  по сравнению с вариантом обработки лишь одного из них (как в прототипе ).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код повышенной точности, содержащий нитевидный источник света, отражатель, вал вращени , полый барабан, диафрагму, фотоприемник с дискретными фоточувствительными дорожками считывани  и двум  ларами дополнительных фо- точувствительных дорожек, размеры активных и пассивных участков которых в направлении перемещени  равные полови- не активного участка дорожки младшего разр да считывани , границы активных участков первой пары дополнительных фоточувствительных дорожек совпадают с границами активных участков дорожки младшего разр да считывани , а границы активных участков второй пары дополнительных фоточувствительных дорожек смещены относительно границ активных участков первой пары дополнительных фо- точувствительных дорожек на четверть активного участка дорожки младшего разр да считывани , активные участки дорожек в первой и второй парах дополнительных фоточувствительных дорожек расположены с

   ,э

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0 5 0 5

   взаимным сдвигом на половину их периода, двухфазный генератор сигналов несущей частоты, первый выход которого соединен с первыми входами первой пары дополнительных фоточувствительных дорожек и первого делител  напр жени , второй выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первыми входами второй пары дополнительных фоточувствительных дорожек и второго делител  напр жени , вторые выходы первой и второй пар дополнительных фоточувствительных дорожек соединены соответственно с первым и вторым входами первого дифференциального усилител , третьи выходы первой и второй пар дополнительных фоточувствительных дорожек соединены с вторыми входами соответственно первого и второго делителей напр жени , выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам первого дифференциального усилител , выход которого соединен с первым входом преобразовател  кодов, второй вход которого подключен к второму выходу двухфазного генератора сигналов несущей частоты, группа выходов основных дорожек считывани  подключена к группе кодовых входов преобразовател  кодов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и разрешающей способности преобразовател , в него введены фазорасщепитель опорного сигнала, второй и третий дифференциальные усилители, с третьего по шестой делители напр жени , а на фотоприемнике выполнены четыре пары дополнительных дорожек, размеры активных и пассивных участков которых в направлении перемещени  равны половине активного участка дорожки младшего разр да считывани , со сдвигом на треть размера активного участка которых расположены границы соответствующих активных участков первой пары дополнительных дорожек, а границы активн ix участков второй пары дополнительных дорожек смещены относительно одноименных участков первой пары дополнительных дорожек на половину углового размера активного участка , границы активных участков третьей пары дополнительных дорожек расположены относительно одноименных границ второй пары со сдвигом на треть углового размера активного участка младшего разр да считывани , а границы активных участков четвертой пары дополнительных дорожек смещены относительно одноименных участков третьей пары дополнительных дорожек на половину углового размера активного участка, внутри каждой пары дорожки размещены ео сдвигом на размер активного

   участка, первый выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первыми выводами первой и третьей пар дополнительных дорожек и с первыми входами третьего и п того делителей напр жени , второй выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первыми выводами второй и четвертой пар дополнительных дорожек, с первыми входами четвертого и шестого делителей напр жени  и входом фазорасщепител  опорного сигнала, первый и второй выходы которого подключены к третьему и четвертому входам преобразовател  кода соответственно, вторые выходы первой и второй пар дополнительных дорожек соединены соответственно с первым и вторым входами второго дифференциального усилител , выход которого подключен к п тому входу преобразовател  кода, третьи выводы первой и второй пар дополнительных дорожек соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого делителей напр жени , выходы которых соединены с третьим и четвертым входами второго дифференциального усилител  соответственно, вторые выходы третьей и четвертой пар дополнительных дорожек соединены соответственно с первым и вторым входами третьего дифференциального усилител , выход которого подключен к шестому входу преобразовател  кода, третьи выводы третьей и четвертой пар дополнительных дорожек соединены соответственно с вторыми входами п того и шестого делителей напр жени , выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам третьего дифференциального усилител .

   ҐS//S//// 77777%

   YXS///////////A

   Фиг.1

   2 %&Sf&t + &Jfr,

   24 26 & JO 52. 5t