SU1619399A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, при

Description

(72) В.Б. Богданович, А.П. Ки новский, боростроении, АСУ ТЛТ и др. Целью

А.Л. Паламарчук и Ю.В. Ушенин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 864320, кл. Н 03 М 1/26, 1980. Авторское свидетельство СССР № 1197077, кл. Н 03 М 1/24, 1984.

чЧ иУхУ ,

, . V Ґ - V ;--У . .

}K ;mf« f№vM $&&«« && &

I ..J:- -jV n;:;vr ifc.v-i г-

I1-Л .У J VI.- .... I ,1.11. ...4 I

.. , «7.... .. { 4 S

1 fXyVVyylY f A Л i S- -/SSf

t/Sff/ЛY ///J(Y/S/sA l/SSS/t

i:A-:..-.T : i.i.j.-r П.-..-.-.-Г

feJJ

7p ffyifW .. .-- -Г У УЙ

7-гг |Г --- J -- ILЧУ У;.. J

изобретени   вл етс  повышение точности преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь , содержащий источник света, элементы ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фотоприемник 1 (n+j-разр дный), инфор//

,

yS ffS/ // }jrfsS/r//J/S f/J f /

т

$&&«« && &

vr ifc.v-i г-

. I ,1.11. ...4 I

.. { 4 S

/J

(Л

ф

D 00

а

Фиг.1

мационные электроды 5 которых соединены с первыми входами компараторов 10 и 16, дополнительно введены (j-l)2 компараторов 16, (j-l)2 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, а п-разр дна  часть фотоприемника 1 содержит по две пары кодовых дорожек на каждый разр д. Эти пары кодовых дорожек идентичны паре кодовых дорожек младшего разр да n-разр дной части фотоприемника 1, вы

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, приборостроении , АСУ ТП и др.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовател .

На фиг.1 приведена функциональна  схема преобразовател ; на фиг.2- временные диаграммы работы преобразо- вател .

Преобразователь перемещений в код содержит фотоприемник 1 с подложкой 2, содержащий электроды 3 и 4 питани , информационные электроды 5, фоточувствительные  чейки светочувствительные и светонечувствительные участки 6 и 7, источники 8 питани , источник света (не показан, формирую ший световой штрих 9, группу из п компараторов 10, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, элементы ИЛИ 12, выхода 13, шину 14 общего потенциала, входы 15 опорного сигнала, группу из двух компараторов 16 и 16г и (j-1) групп компараторов 16$...16б.

Фотоприемник 1 имеет две части: одну на п разр дов, а другую на j разр дов

Преобразователь работает следующим образом.

В основу работы преобразовател  положен метод возбуждени  световым штрихом 9 локальной зоны многоэлементного фотоприемника 1, кодирующие функции которого обеспечивает специальна  топологи . Световой штрих 9, формируемый оптической системой источника света, попадает на рабочее поле фотоприемника 1 и перекрывает все кодовые дорожки по линии считывани . На нагрузочном резисторе, общем дл  каждой пары кодовых дорожек, фоточувствительные  чейки 6 и 7 кото

5 399d

полненной, в соответствии с кодом Гре , и сдвинуты относительно пары кодовых дорожек младшего разр да п-разр дной части фотоприемника 1 на величину , i Данное выполнение j-разр д- ной части ботоприемника 1 и соответствующа  обработка сигналов, снимаемых с кодовых дорожек, позвол ет расширить разр дность преобразовател , т.е. повысить его точность. 2 ил.

0

0

5

5

0

0

45

5

рых сдвинуты друг относительно друга на величину, равную длине этих  чеек 6 и 7, возникает сигнал,  вл ющийс  алгебраической суммой сигналов с каждой из дорожек этой пары. Поскольку направлени  токов в дорожках при этом различны, то суммарный тем- новой ток отсутствует и на нагрузочном резисторе при движении светового штриха 9 возникает периодическа  последовательность положительных и отрицательных сигналов первичного фототока проводимости. Форма сигналов с кодовой дорожки младшего разр да n-разр дного фотоприемника и всех кодовых дорожек j-разр дного фотоприемника  вл етс  пилообразной, как показано на фиг.2 (б,в,г,д,е). Форма сигналов с более старших разр дов будет трапецеидальной, как это имеет место в n-м разр де преобразовател , показанном на фиг.2а. Сигналы со всех кодовых дорожек, включа  кодовые дорожки j-разр дного фотоприемника , поступают на вход групп 10 и 16 компараторов с определенными уровн ми компарации, В качестве источника опорного напр жени  дл  всех разр дов n-разр дного фотоприемника и первого разр да j-разр дного фотоприемника выбрана шина 14 нулевого потенциала. В те моменты, когда на информационном электроде 5 какого-то разр да наблюдаетс  положительный сигнал, на выходах соответствующих компараторов 10 и 16 имеетс  логическа  1м,а в моменты, когда сигнал отрицательный, на выходах компараторов 10 и 16 присутствует логический О. Непосредственна  комбинаци  этих логических сигналов, снимаема  с выходов компараторов, подключенных к информационным электродам 5 п-раз516:

 дного фотоприемника, дает п-разр д- ый параллельный код ре  (фиг.2ж,з) ервый разр д j-разр дного Лотоприем- ика, повышающий разр дность преобазовател  до величины (п+1), полуаетс  путем логического сложени  по одулю два сигналов с выходов компараторов 16,, и ,2и,к), на входы которых поступают сигналы с первых двух пар кодовых дорожек -разр дного фотоприемника, сдвинутых относительно пары кодовых дорожек младшего разр да n-разр дного фотоприемника. Второй дополнительный разр д, повышающий разр дность преобразоватеп  до величины (п+2), получаетс  следующим образом . С первой пары кодовых дорожек этого разр да сигналы поступают одновременно на входы двух компараторов 16 и 16, на вторые входы которых подаетс  разнопоп рное опорное напр жение . Это опорное напр жение етс  по Формуле

Uon(j,k)t(2k+l/2rl )Го, где ,2,3... - номера разр дов, повышающих разр дность преобразовател  до величины (n+j); k - целочисленный ич- деке, измен ющийс  в пределах от 0 до величины (21 -I) включительно, дл  данного числа j.i.

Конкретные значени  величины опорных напр жений выбираютс  следующим образом. Поскольку мы рассматриваем второй дополнительный разр д, то переменна  j равн етс  двум, т.е. индекс k принимает значение О, Таким образом находим по формуле, что вели- чины опорного напр жени  принимают значени  Uon(2,0)±U0/2, т.е. они должны быть равны половине амплитуды сигнала, Дл  второй пары дополнительных кодовых дорожек, сигналы с которых поступают на входы следующей пары компараторов 165 и 16, используютс  те же величины опорных напр жений . На фиг,2л,м,н,о показаны выходные сигналы с этих двух пар компараторов 16-j, 16 и 165-, 16g, которые затем поступают на входы двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ НЛП 1. На вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 поступают сигналы с выходов пары компараторов 16 и 16f. Аналогично на

Q96

входы второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 поступают сигналы с выходов другой пары компараторов 16 и 16g. Далее сигналы с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 поступают на вход элемента ИЛИ 12, выход которого есть выход (п+2)-го разр да преобразовател . Описанна  выше схема повышени 

разр дности преобразовател  путем добавлени  только двух дополнительных разр дов к уже существующим п разр дам с1ютоприемннка изображена в комбинаци х входных сигналов с соответствующих точек схемы преобразовател  на . 2п,р, с,т„ Аналогичным возможно дальнейшее повышение разр дности преобразовател , а значит и его разрешающей способности.

Комбинаци  выходных сигналов с п-раз- р дного фотоприемчнка и сигналов с выходов элементов ИЛИ 12 дополнительных j разр дов даст цифровой эквивалент координаты светового штриха 9

в виде (n+j)-ра- р дного кода Гре 

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический преобразователь

   перемещений в код, содержащий первый

   элемент ИСКПЮЧАЮ ЦЕЕ ИЛИ, элементы ИЛИ, j- и n-разр дныо (Ьотоприемники, оптически св занные с источником света и выполненные в виде набора пар кодовых дорожек, выполненных ич чередую Зихс  одинаковых в каждой паре светочувствительных и светонечувствитель- ных участков, в каждой паре кодовые дорожки смещены одна относительно другой на величину участка этой пары и

   разделены информационным электродом, кодовые дорожки в каждой паре размещены между электродами питани ,  вл ющимис  общими дл  соседних пар кодовых дорожек, п разр дный Дотоприемник

   содержит по одной паре кодовых дорожек на каждый разр д, информационные электроды n-разркдного йотоприемника соединены с первыми входами соответствующих п компараторов группы,

   вторые входы которых соединены с шиной общего потенциала, нечетные электроды питани  обои фотопрнемников соединены с отрицательным выходом первого источника питани , положительный выход которого соединен с шиной общего потенциала и отрицательным выходом второго источника питани , положительный выход которого соединен с четными электродами питани  обоих

   фотоприемников, информационные электроды j-разр дного Фотоприемника сое4- динены с первыми входами соответствующих j компараторов, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , ь него введены (j-l)2 компараторов и (j-1)2 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а количество элементов ИЛИ равно j-I, кодовые дорожки п-разр дного фотоприемника выполнены в соответствии с кодом Гре , j-разр дный фотоприемник содержит по две пары кодовых дорожек на каждый разр д, а кажда  пара его кодовых дорожек идентична паре кодовых дорожек младшего разр да n-разр дного фотоприемника, в каждом разр де j-разр дного фотоприемника пары кодовых4 дорожек смещены относи- тельно пары кодовых дорожек младшего разр да п-разр дного Аотоприемника на величину )t1 , где L - длина участка кодовой дорожки младшего разр да n-разр дного йютоприемника, ос- тальные компараторы объединены в группу из двух компараторов и в j-1, груп по четыре компаратора в каждой, вторые входы компараторов группы из двух

   компараторов соединены с шиной общего потенциала, в каждой из j-1 групп первый вход первого компаратора соединен с первым входом третьего компаратора , первый вход второго компаратора соединен с первым входом четвертого компаратора, вторые входы первого и второго компараторов и вторые входы третьего и четвертого компараторов попарно объединены и  вл ютс  соответствующими входами раэнопол рных опорных сигналов, выходы компараторов группы из двух компараторов соединены с входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ, остальные элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены в j-1 групп по два элемента в каждой, выходы первого и второго компараторов каждой из j-1 групп соединены с входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ одноименной группы, выходы третьего и четвертого компараторов каждой из j-1 групп соединены с входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ одноименной группы, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждой группы соединены с входами одноименных элементов ИЛИ.

   i-I -II-I

   пппппппппппп

   Фиг Z

   (п-п-й разр д координата Х(или if)

   xftMu $j

   Пер fas пара дорожек (п+П-го разр да

   XlUJN/lf)

   Втора  пара дорожек {п+)-га разр да

   Х(или у Перва  пара дорожек (.)-гй разр да

   Х(или 7

   Втора  пара дорожек

   ()-го разр да

   Выход Ю3 координата Х(или f)

   хши f) (пи)-й разр д

   мили W п+2)-и разр д

   X(MtHf)