SU1233280A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

Фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код относитс  к вычислительной технике и может быть использован в системах автоматического регулировани  и управлени . Цель изобретени  - повышение точности преобразовател  за счет снижени  динамической погрешности. Преобразователь содержит излучатель 1, кодовые подвижный и неподвижньй элементы 2 и 3 с дорожками 4 и 5, фотоприемники 6 и 7, нуль-органы 8, 12 и 13, формирователь 9 импульсов, делитель 10 частоты, инвертор 11, триггер 14, элементы И 15 и 16, счетчик 17 и регистр 18. При вращении подвижного элемента 2 формируютс  три последовательности сигналов, синхронизированные между собой. При этом только в одном положении вала преобразовател  фазы этих сигналов совпадают . Это положение принимаетс  за нулевое положение. При вращении вала преобразовател  эти последовательности автоматически синхронизируютс , так как они жестко св заны сопр гаемыми системами дорожек 4 и 3 элементов 2 и 3. 2 ил. (Л 1чЭ со оо ьр оо

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть применено в системах автоматического регулировани  и управлени .

Цель изобретени  - повьппение точности преобразовател  за счет снижени  динамической погрешности, возникающей при повьшенных частотах вращени  вала преобразовател .

На фиг. 1 представлена фyнкu o- нальна  схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу преобразовател .

Преобразователь содержит излуча- тель 1, подвижный и неподвижный кодо вые элементы 2 и 3 соответственно с дорожками 4 и 5, фотоприемники 6 и 7, нуль-орган 8, формирователь 9 импульсов, делитель 10 частоты, инвертор 11, нуль-органы 12 и 13, триггер 14, элементы И 15 и 16, счетчик 17 и регистр 18.

Преобразователь работает следующим образом.

При вращении подвижного кодового элемента 2 относительно неподвижного кодового элемента 3 происходит модул ци  светового потока от излучател  1, котора  воспроизводитс  на выходе фотоприемников 6 и 7 в виде периодических сигналов.

Так как элементы 2 и 3 содержат по две дорожки 4 и 5 с числом штрихов, соответственно равных

(2

О,

N 2 с фотоприемников 6

и N 2 7 снии

маютс  сигналы I . U (фиг. 2, поз. 19

о

и 20)

sin 2 Q.t

Г) h / п t

sin 2 (2

Dfl t

и т которых соответствен

1/2 ()

п Я 1 2 3 I , , J

углова  скорость вращени  подвижного элемента 2, с

Сигнал и., предварительно преобразованный в формирователе 9 в сигнал пр моугольной формы той же частоты (поз.21), поступает на вход делител  10 частоты, обеспечивающего деление на величину, равную 2 . На выходе делител  10 частоты формируетс  псмгледовате. гьность импу.тп-сор пр моугольной формы, период Т| (фиг.2, поз.22) которых равен

Т, 1/{2

10

Dsi

s

Таким образом, в преобразователе формируетс  три синхронизированных между собой сигнала с периодами Т , Т, . За полный оборот подвижного элемента 2 число периодов N , N.. , N.

этих сигналов равно

1Г 2(2%1),

i

N, ( 1)

0

N, 2

Дл  упрощени  сигналы 19, 20 и 22 (фиг,. 2) рассмотрены дл  случа , когда п 2.

При вращении подвижного элемента 2 (фиг.2) сигнал с делител  10 частоты смещаетс  по фазе относительно сигнала U. При этом только в одном положении их фазы совпадают. Это положение принимаетс  за нулевой отсчет .

При смещении на угол, равный одному шагу дорожки с числом N-f штри

хов, фазовый сдвиг и ти периодов сигнала Ц делител  10 частоты.

равен разнос- и сигнала с При перемещении

на два шага фазовый сдвиг & равен удвоенной разности (й, 2д, ) этих периодов и т. д. В общем случае при развороте на j целых шагов дорожки 5 элемента 2 фазовый сдвиг j между этими сигналами равен

Д J

1ТТ j

где j 1, 2,

(1 )

3,..., N 2. С учетом того, что число штрихов на дорожке 5 равно N 2 () N,. выражение (1) может быть пред- в виде

1 З

ставлено

ifi J

u J - -

N N,

(1)

Из выражений (1),(2) следует, что в преобразователе угловому перемещению подвижного элемента 2 на j целых шагов дорожки 5 ставитс  в соответствие то же количество периодов сигнала и , с дорожки 4, которое разме- щаетс  в интервале, равном фазовому сдвигу между сигналом Ug и сигналом с детгител  10 частоты.

Из выражени  (2) видно, что начало

отсчета, соответствующее нулевому фазовому сдвигу ( Д 0), будет при .

Угловому перемещению на 180° соответствует условие, когда j 0,5 N, при этом фа- овьп1 сдвиг л равен гголовине периода сигнала N с делител  10 частоты, т.е. , в котором укладываетс  0,5 N периодов сигнала U, .

Угловому перемещению растра на 360° соответствует условие, когда j N,при этом фазовый сдвиг .л раве периоду сигнала N, с

тоты, т.е. дываетс  N

Л 2Tr/N,

делител  10 час , в котором укла

периодов сигнала U.

Позиционный съем информации об угловом перемещении относительно нулевого положени  обеспечиваетс  следующим образом.

Сигналы с делител  10 частоты и и,- подаютс  на входы нуль-органов 12

О

и 8, в которых формируютс  импульсы 23 и 24 в моменты перехода сигналов через нуль. Эти импульсы управл ют триггером 14, на пр мом выходе которого формируетс  пр моугольный сигна 25, длительностью которого пропорциональна фазовому сдвигу между сигнало

и, и сигналом с делител  10 частоты. р

Пр мой и инверсный сигналы с триггера 14 подаютс  на входы элементов И 15 и 16. Импульсы с формировател  9, предварительно проинвертированные поступают на вход нуль-органа 13. Сформированные нуль-органом 13 импулсы 26 поступают также на входы элеметов И 15 и .16. С выхода элемента И 15 в счетчик 17 поступаю- импульсы 27 количество которых в каждом цикле измерени  равно числу целых шагов дорожки 5. Цикл измерени , равный периоду сигнала U., каждый раз завершаетс  в момент по влени  сигнала с нуль-органа 8, который одновременно дает разрешение на cтиpaнf e в регистре 18 информации об угле, произ- веденной в предыдущем цикле измерени и дает разрешение на перезапись в обнуленный регистр 18 текущей ин- - формации об угле из счетчика 17. Счетчик 17 обнул етс  первым импульсом 28 с элемента И 16 следующим за импульсом с нуль-органа 8. Этим самым счетчик 17 подготавливаетс  дл  приема информации об угле в следующем цикле измерени . Информаци  об измеренном угле хранитс  в регист ре 18 до момента завершени  следую

щего цикла, равного периоду сигнала Ug или повороту на шаг дорожки 5.

При этом динамическа  погрешность в преобразователе принципиально отсутствует , поскольку фазовые и частотные соотношени  между информационными сигналами Ug и U. и сигналом с делител  10 частоты жестко зав заны сопро гаемыми системами дорожек 4 и 5 и при изменении угловых скоростей вращени  вала происходит автоматическа  синхронизаци  частот этих сигналов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический преобразователь перемещени  в код, содержащий оптически соединенные излучатель, подвижный и неподвижный кодовые элементы с первыми и вторыми дорожками и первый и второй фотоприемники, формирователь импульсов, инвертор, первый и второй элементы И, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в него введены первый, второй и третий нуль-органы, делитель частоты , триггер и регистр, первые дорожки подвижного и неподвижного кодовых элементов выполнены с числом штрихов NI 2, где п , 2, 3,..., а вторые дорожки выполнены с числом штрихов (2 +-1), выход первого фотоприемника через первый нуль-орган соединен с первым входом триггера и управл ющим входом регистра, выход второго фотоприемника через формирователь импульсов соединен с входами делител  частоты и инвертора, выход которого через второй нуль-орган соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход делител  частоты через третий нуль- орган соединен с вторым входом триггера , выходы которого соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы счетчика соединены с информационными входами регистра , а выходы регистра  вл ютс  выходами преобразовател .

   Редактор А.Сабо

   Составитель Ю.Котов

   Техред О,Сопко Корректор С.Черни

   Заказ 2782/57 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Жю35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород,ул.Проектна ,ч