SU1124362A1 - Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий кодирующий диск с растром. X по одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, - осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразовател  амплитуда-код , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  надежности преобразовател , в него введен механизм углового перемещени , оптический блок выполнен в виде вогнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещени , а фотоприемник выполнен в виде п элементной интегральной матрицы с . периодическим расположением элементов щ )й off фиг,{

Description

Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и предназначено дл  преобразовани  угла п ворота вала в цифровой код в систем управлени , робототехнике, станках с числовым программным управлением. Известен фотоэлектрический преоб разователь угла поворота вала в код, содержащий лимб, по одну сторо ну которого установлены источник св та с конденсором и фотоприемник, а по другую - оптический блок, в кото ром растровое сопр жение образуетс  в плоскости лимба путем проецировани  одного участка растровой решетк на другой ее участок М. Недостаток преобразовател  - сло ность конструкции из-за многокомпонентности оптического блока, наличи трудноюстируемых (пентапризма, приз на Дове) и подвижных (модул тор) элементов. Наиболее близким по технической суршости к изобретению  вл етс  фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержа щий . кодирующий диск с растром, по одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, - осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразовател  амплитуда-код 2 . Однако оптический блок данного преобразовател  громоздок и сложен, чтообусловлено значительным количеством составных элементов, таких как призм, проекционных и оборачивающих линз. Фотоэлектрический преобразователь с таким оптическим блоком имеет большой вес и габариты . Кроме того, многокомпонентность оптического блока увеличивает энергетические потери в нем и усложн ет юстировку, а применение дискретных фотоприемников ухудшает функциональ ную надежность преобразовател , так как они имеют разброс параметров по чувствительности, температуре и вре менные уходы. Цель изобретени  - упрощение и повьпаение надежности преобразовател Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий .кодирующий диск с растром, по одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком - осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого подключены к входам преобразовател  амплитуда-код, введен механизм углового перемещени , оптический блок выполнен в в1ще вогнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещени , а фотоприемник выполнен в виде И -элементной интегральной матрицы с периодическим расположением элементов. На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого фотоэлектрического преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг. 2 - примеры расположени  элементов И -элементной интегральной матрицы; на фиг. 3 структурна  схема преобразовател  амплитуда-код. Преобразователь содержит кодирующий диск 1 с растром (на фиг. 1 не показан), оптический блок, представл ющий собой вогнутое зеркало 2, механизм 3 углового перемещени  в виде механического узла с микрометрической подвижкой, конденсор 4, осветитель 5 (светодиод), фотоприемник 6, блок 7 усилителей, преобразователь 8 амплитуда-код. Фотоприемник 6 (фиг. 2) выполнен в виде h -элементной интегральной матрицы элемен-, тов 9, нанесенных на подложку 10, на элементах 9 может располагатьс  диафрагма 11 с окнами 12. Преобразователь 8 амплитуда-код (фиг. 3) содержит выполненный на резисторах 13-28 потенциометрический мост, имеющий входы 29-44, компараторы 45-52 и дешифратор 53. Преобразователь работает следующим образом. Световой поток от осветител  5 проходит через конденсор 4 и освещает участок 6 растра кодирующего диска 1 , кинематически соединенного с объектом контрол . Изображение этого участка растра проецируетс  вогнутым зеркалом 2 с увеличением 1 на участок Е растра, симметричный относительно оси 0-0, проход щей через центр вогнутого зеркала 2 перпендикул рно плоскости кодирующего диска 1 . В результате наложени  штрихов участка Е и изображени  штрихов участка 2 образуетс  муаровое комбинационное сопр жение, функционально зависимое от углового положени  кодирующего диска 1. Механизм 3 углово го перемещени  предназначен дл  углового разворота вогнутого зеркала 2 вокруг оси 0-0 в плоскости, параллельной плоскости -кодирующего диска 1 таким образом, что его продольна  ось (параллельна  образукдчей) составл ет угол Y со штрихами растра. При этом вогнутое зеркало 2 инвертирует изображение таким образом, что направление движени  растра и его изображени  противоположны. Это ведет к удвоению чувствительности преобразовател . Вогнутое зеркало 2 может быть цилиндрическим или, дл  повьЕпени  качественных характеристик параболическим цилиндром. Полученна система комбинационных муаровых полос имеет шаг : Rtg(2 . 51п(Ц)-и-) , Р - параметр, принимающий значе ни  целых чисел СО - шаг растра; R - радиус, на котором формируетс  муарова  картина. Причем муарова  комбинационна  картина путем выбора соответствующего угла Jf может формироватьс  как дл  радиально-центрального, так и дл  радиально-нецентрального растро Вблизи плоскости комбинационных полос устанавливаетс  фотоприемник 6, каждый элемент 9 (фиг. 2а) которого вьтолнен, например, со сдвигом в V по отношению к предшествующему элементу 9, где п - количество элементов 9. Дл  данного преобразовател  Ш 4. Перемещение комбинацион ных полос при этом преобразуетс  фо топриемником 6 в 4-фазную систему сигналов и, .Uj , и и «4 лектрические сигналы, снимаемые с фотоприемника 6, усиливаютс  блоком 7 усилителей и подаютс  на Иходы резисторов 13, 17, 21 и 25 соответственно оотенциометрического моста. Поте циометриче ский мост преобразовател  8 содержит 16 резисторов по четыре резистора в каждом плече (N 4). С диаметрально противоположных отводов моста (входы 33 и 41, 34 и 42, 35 и 43, ..., 40 и 32) снимаетс  16 равномерно сдвинутых синусоидальных напр жений, которые затем подаютс  на соответствующие плюсовые и минусовые входы компараторов 45-52. Компараторы 45-52 преобразуют синусоидальные напр жени  в пр моугольные, которые сдвинуты по Лазе относительно друг друга на 21Г/16. В результате на выходе компараторов 45-52 формируетс  эквивалентный относительному смеи1ению кодирующего диска 1 однипереходный код, который затем преобразуетс  с помощью дешифратора 53 в двоичный код. В некоторых случа х в качестве фотоприемника 6 целесообразно использовать многоэлементный интегральный фотоприемник, элементы 9 которого расположены, например, с шагом h W (фиг. 28). Б этом случае на элементы 9 фотоприемника 6 накладываетс  диафрагма 11, окна 12 которой сдвинуты на -у А/ . Это возможно, когда геометри  фотоприемника 6 может быть приспособлена к требуемым услови м считывани  в соответствии с формулой (1). Изображение В должно перекрывать с некоторым запасом все элементы 9. В то же врем  величина С определ ет размеры оптического блока, угол С|) пол  зрени  которого равен tf агс1 размер изображени  участ- ка растра в плоскости фотоприемника 6, фокусное рассто ние вогнутого зеркала 2. Экономический эффект от использо-;, вани  изобретени  обусловлен описанными его техническими преимуществами.

9 2

У

7. /

ijtt/s.2.

i

ffO)i

К

t

1 124362

noMffoxi g

5;

Claims (1)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий кодирующий диск с растром, подклюамплис я повышепо одну сторону которого установлен оптический блок, а по другую, на одной оптической оси с оптическим блоком, - осветитель, конденсор и фотоприемник, выходы которого чены к входам преобразователя туда-код, отличающий тем, что, с целью упрощения и ния надежности преобразователя, в него введен механизм углового перемещения, оптический блок выполнен в виде вогнутого зеркала, соединенного с механизмом углового перемещения, а фотоприемник выполнен в виде 11 элементной интегральной матрицы с . периодическим расположением элементов §

   1 1124362 2