SU1658379A1 - Photoelectric shaft-position-to-number converter - Google Patents
Photoelectric shaft-position-to-number converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1658379A1 SU1658379A1 SU894712103A SU4712103A SU1658379A1 SU 1658379 A1 SU1658379 A1 SU 1658379A1 SU 894712103 A SU894712103 A SU 894712103A SU 4712103 A SU4712103 A SU 4712103A SU 1658379 A1 SU1658379 A1 SU 1658379A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- photodetectors
- measuring disk
- risks
- optically transparent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматическому регулированию и может быть использовано дл согласовани датчиков и исполнительных механизмов поворотного типа с управл ющими ЭВМ. Цель изобретени - повышение быстродействи и упрощение преобразовател . Дл этого в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий кольцевой источник света, измерительный диск, модул ционную диафрагму, М фотоприемников, на измерительном диске расположены N оптически прозрачных рисок, на модул ционной диафрагме расположены W±1 оптически прозрачных рисок, введены М суммирующе-вычитающих блоков, М усилителей-ограничителей и шифратор. Поставленна цель достигаетс за счет формировани сигналов от фотоприемников на выходе суммирующе-вычитающих блоков меньшей длительности, чем на выходе фотоприемников . 3 ил.This invention relates to automatic regulation and can be used to match rotary type sensors and actuators with control computers. The purpose of the invention is to increase the speed and simplify the converter. To do this, a photoelectric transducer of the shaft rotation angle into a code containing an annular light source, a measuring disk, a modulation diaphragm, M photodetectors, N optically transparent scratches are located on the measuring disk, W ± 1 optically transparent scratches are located on the modulation diaphragm, M is entered - subtractive blocks, M amplifiers-limiters and encoder. The goal is achieved by generating signals from photodetectors at the output of summing-subtracting blocks of shorter duration than at the output of photodetectors. 3 il.
Description
Изобретние относитс к области автоматического регулировани и может быть использовано дл согласовани датчиков и исполнительных механизмов поворотного типа с управл ющими ЭВМ.The invention relates to the field of automatic regulation and can be used to match the sensors and actuators of the rotary type with control computers.
Цель изобретени - повышение быстродействи и упрощение преобразовател .The purpose of the invention is to increase the speed and simplify the converter.
На фиг. 1 приведена структурна схема фотоэлектрического преобразовател угла поворота вала в код; на фиг. 2 - взаимное расположение рисок кодовой шкалы, рисок модул ционной диафрагмы и фотоприемников; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу преобразовател .FIG. 1 shows a structural diagram of a photoelectric converter of the angle of rotation of the shaft into a code; in fig. 2 — relative positioning of the code scale scratches, modulation diaphragm risks, and photodetectors; in fig. 3 - timing diagrams that show the operation of the converter.
Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код содержит вал 1, подшипник 2, измерительный диск 3, на котором нанесены N оптически прозрачных рисок 4, модул ционную диафрагму 5, на которой нанесены N±1 оптически прозрачных рисок 6. кольцевой источник 7 света, МThe photoelectric transducer of the shaft rotation angle into the code contains shaft 1, bearing 2, measuring disk 3 on which N optically transparent scratches 4 are applied, modulation diaphragm 5 on which N ± 1 optically transparent scratches are applied 6. ring source 7 of light, M
фотоприемников 8, М суммирующе-вычитающих блоков 9, каждый из которых выполнен в виде операционного усилител 10 и регистров 11-15, М усилителей-ограничителей 16, шифратор 17 и выход 18.photodetectors 8, M summing-subtracting blocks 9, each of which is made in the form of operational amplifier 10 and registers 11-15, M amplifiers-limiters 16, the encoder 17 and the output 18.
На фиг. 2 приведен фрагмент проекции рисок измерительного диска 3 и модул ционной диафрагмы 5 и апертура фотоприемников преобразовател , в котором число рисок измерительного диска 3 по соображени м их графического представлени ограничено числом N 33 (в реальных преобразовател х это число может доходить до нескольких тыс ч). На этом фрагменте общее число фотоприемников М равно восьми , их обозначени м дополнительно присвоены индексы в соответствии с выходным кодом преобразовател , а рискам 4 измерительного диска 3 и рискам 6 модул ционной диафрагмы 5, совпадающим с апертурами фотоприемником 8-0, 8-1. 8-2 ....FIG. Figure 2 shows a fragment of the projection of the measuring disc 3 and modulation diaphragm 5 and the aperture of the photodetectors of the converter, in which the number of scratches of the measuring disc 3 is limited by the number N 33 in terms of their graphic representation (in real converters this number can reach several thousand hours). On this fragment, the total number of photodetectors M is equal to eight, their designations are additionally assigned indices in accordance with the output code of the transducer, and risks 4 of the measuring disk 3 and risks 6 of the modulation diaphragm 5 coinciding with the apertures of the photodetector 8-0, 8-1. 8-2 ....
о сл ioooh ioo
GOGO
ИAND
присвоены индексы соответствующих фотоприемников 8, например риска 6-1 модул ционной диафрагмы 5, совпадающа с фотоприемником 8-1.The indices of the respective photodetectors 8 are assigned, for example, the risk 6-1 of the modulation diaphragm 5, which coincides with the photodetector 8-1.
Все углы измер ютс относительно оси ОУ по часовой стрелке. Угловое положение рисок 4 и фотоприемников 8 определ етс угловым положением отрезков пр мой, проход щих через центр 0 и середины соответствующих рисок 4, 6 и фотоприемников 8.All angles are measured relative to the OS axis in a clockwise direction. The angular position of the troughs 4 and the photodetectors 8 is determined by the angular position of the straight line segments passing through center 0 and the middle of the corresponding risers 4, 6 and the photodetectors 8.
На схеме середина нулевого фотоприемника 8-0 лежит на оси ОУ и следовательно его угловое положение вл етс нулевым, а угловые положени фотоприемников 8-1, 8- 2, 8-3..., как равномерно расположенные по окружности, составл ют соответственноIn the diagram, the middle of the zero photodetector 8-0 lies on the axis of the op-amp and therefore its angular position is zero, and the angular positions of the photodetectors 8-1, 8-2, 8-3 ..., being evenly spaced around the circumference, are respectively
о 1П а 0 2Я о т 2Лabout 1P and 0 2I about t 2L
fc-2 -м- # -3 м;- fc-2 -m- # -3 m; -
Эти же значени угловых положений имеют и риски 6-0, 6-1, 6-2..., как совпадающие с соответствующими им фотоприемниками 8- 0, 8-1,-8-2..,The same values of the angular positions have the risks of 6-0, 6-1, 6-2 ..., as coinciding with the corresponding photodetectors 8-0, 8-1, -8-2 ..,
В рассматриваемом преобразователе измерение углового положени а входного вала 1 определ етс угловым положением нулевой риски 4-0 измерительного диска. При этом грубому отсчету а го измер емого угла а соответствует число угловых пе- риодов следовани рисок 4 измерительного диска 3 сгп, содержащихс в угле, ограниченном риской 4-0 измерительного диска 3 и ближайшей от оси ОУ риской 4 измерительного диска 3, а точному отсчету а то число долей периода а п, содержащихс в угловом положении ближайшей от оси ОУ риски 4 измерительного диска 3.In the transducer under consideration, the measurement of the angular position of the input shaft 1 is determined by the angular position of the zero risk 4-0 of the measuring disk. At the same time, a rough reading of the measured angle a corresponds to the number of angular periods of the followings of the measuring disk 3 of the crc 3 contained in the angle limited by the 4–0 measuring disk 3 and the measuring disk 3 closest to the axis 4 And then the number of fractions of the period a p contained in the angular position of the risks 4 of the measuring disk 3 closest to the axis of the control variable.
Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Photoelectric Converter angle of rotation of the shaft in the code works as follows.
На фиг. 2 положение измерительного диска 3 соответствует нулевому углу поворота входного вала 1, так как середина его нулевой риски 4-0 совпадает с осью ОУ. При этом риска 4-0 измерительного диска совпадает с риской 6-0 модул ционной диафрагмы .FIG. 2, the position of the measuring disk 3 corresponds to the zero angle of rotation of the input shaft 1, since the middle of its zero risks 4-0 coincides with the axis of the shelter. In this case, the risk of a 4–0 measuring disk coincides with the risk of a 6–0 modulation diaphragm.
Измерительный диск 3 содержит N рисок 4, а модул ционна диафрагма 5 N-1 равномерно расположенных по окружности рисок 6, и поэтому при совпадении риски 4-0 измерительного диска 3 и риски 6-0 модул ционной диафрагмы 5 следующа риска 5 измерительного диска 3 отстает от следующей риски 6 модул ционной диафрагмы 5 на величину Л, равную разностиMeasuring disk 3 contains N rejects 4, and the modulation diaphragm 5 N-1 is evenly spaced around the circumference 6, and therefore, if the risks coincide, 4-0 measuring disk 3 and risks 6-0 modulation diaphragm 5 of the next risk 5 of measuring disk 3 lags behind from the following risks 6 modulation diaphragm 5 on the value of L, equal to the difference
00
5five
угловых периодов следовани рисок 4 и 6 модул ционной диафрагмы 5 и измерительного диска 3, а отставание последней риски 4 измерительного диска 3 от последней риски 6 модул ционной диафрагмы 5 (уже совпадающей с ее риской 4-0) составл ет период следовани рисок 4 измерительного диска 3 а п. Но номер рисок 6 модул ционной диафрагмы 5 однозначно определ ет их угловое положение fi и поэтому величина у отставани рисок 4 измерительного диска 3 от соответствующих им по номеру рисок модул ционной диафрагмы 5 измен етс линейно от нул до or п при изменении углового положени fl от нул до 2л и в общем случае, с учетом того,the angular periods of the following remarks 4 and 6 of the modulation diaphragm 5 and the measuring disk 3, and the last lagging behind the risks 4 of the measuring disk 3 from the last risks 6 of the modulation diaphragm 5 (already coinciding with its risk of 4-0) is the following of the risks of the measuring disk 4 3a p. But the number of scratches 6 of the modulation diaphragm 5 unambiguously determines their angular position fi and therefore the value of the lag of the scratches 4 of the measuring disk 3 from the modulation diaphragm 5 corresponding to them according to the number of changes varies linearly from zero to or n when changing the angular position of fl from zero to 2n and in the general case, taking into account that
2 что ап - . определ етс как2 what an -. is defined as
N 0R ftN 0R ft
V 2п - L- 7 2л: N V 2p - L- 7 2l: N
При совпадении риски 4-0 измерительного диска 3 с риской 6-0 модул ционной 5 диафрагмы бис учетом угловых положений рисок 6-1, 6-2, 6-3... отставание рисок 6-1, 6-2, 6-3 ... модул ционной диафрагмы 5 составл етIf the risks of a 4-0 measuring disk 3 coincide with a risk of 6-0 modulation 5 diaphragm bis taking into account the angular positions of scratches 6-1, 6-2, 6-3 ... the lag of risks 6-1, 6-2, 6-3 ... the modulation diaphragm 5 is
0 Vi-bL vp-2-2- ) 2NM NMШирина д рисок 4 измерительного диска 3 и рисок 6 модул ционной диафрагмы 5 В выбрана одинаковой и равной у, т.е.0 Vi-bL vp-2-2-) 2NM NM Widths 4 of the measuring disk 3 and scratches 6 of the 5 V modulation diaphragm are the same and equal to y, i.e.
д d
2п2n
N-MN-M
в результате чего, как это изображено на схеме рис.2, при совпадении рисок 4-0 измерительного диска 3 и 6-0 модул ционной диафрагмы 5, риска 4-1 касаетс риски 6-1, зазор между рисками 4-2 и 6-2 составл етas a result, as shown in Figure 2, with the coincidence of scratches 4-0 of the measuring disk 3 and 6-0 of the modulation diaphragm 5, risk 4-1 concerns risks 6-1, the gap between risks 4-2 and 6- 2 is
величину (5, зазор между рисками 4-3 и 6-3 равен 2д и т.д.the value (5, the gap between risks 4-3 and 6-3 is 2d, etc.
Таким образом, при нулевом угле а входного вала 1 преобразовател только риски 4-0 и 6-0 имеют площадь их перекрыти ,Thus, at zero angle a of the input shaft 1 of the converter, only the risks of 4-0 and 6-0 have their area of overlap,
и световой поток от кольцевого источника 7 проходит через эти риски 4-0 и 6-0 и поступает на вход фотоприемника 8-0. При этом на выходе фотоприемника 8-0 возбуждаетс электрический сигнал Uo, а сигналы на выходах остальных фотоприемников Ui, , Кз ... отсутствуют (на диаграмме фиг. 3 эти сигналы положительны). В отсутствии сигналов Ui и U на вычитающих входах суммирую- ще-вычитэющего блока 9, сигнал Do npoxoдит блок 9, нормирующий усилитель-ограничитель 16 и поступает на нулевой вход шифратора 17, где преобразуетс в цифровой код нулевого значени .and the light flux from the ring source 7 passes through these risks 4-0 and 6-0 and enters the input of the photodetector 8-0. In this case, an electrical signal Uo is excited at the output of the photodetector 8-0, and there are no signals at the outputs of the remaining photoreceivers Ui,, Cs ... (in the diagram of Fig. 3, these signals are positive). In the absence of signals Ui and U on the subtracting inputs of summing and subtracting unit 9, the signal Do goes through unit 9, the normalizing limiting amplifier 16 and to the zero input of the encoder 17, where it is converted into a digital code of zero value.
При повороте входного вала 1 на уголWhen turning the input shaft 1 at an angle
Оп.,Op.,
а, равный - , т.е. на М-ю долю периода Мa, equal to - i.e. on the M-th part of the period M
следовани рисок 4 измерительного диска 3, и равный в свою очередь ширине д рисок 4 измерительного диска 3 и рисок 6 модул ционной диафрагмы 5. риска 4-0 опережает риску 6-0 на д, риски 4-1 и 6-1 совпадают, риска 4-2 отстает от риски 6-2 на д, риска 4-3 отстает от риски 6-3 на 2 6 и т.д., в результате чего световой поток от источника 7 проходит через риски 4-1 и 6-1 и поступает на вход фотоприемника 8-1, а его выходной сигнал Ui через блок 9 и усилитель 16 формирует на выходе шифратора 17 цифровой код единичного значени . Аналогично при повороте вала 1 на уголthe following of the scratch 4 of the measuring disk 3, and equal in turn to the width of the d of the 4 of the measuring disk 3 and of the 6 of the modulation diaphragm 5. risk 4-0 ahead of the risk of 6-0 by d, risks 4-1 and 6-1 are the same, risk 4-2 lags behind risks 6-2 d, risk 4-3 lags behind risks 6-3 by 2 6, etc., as a result of which the luminous flux from source 7 passes through risks 4-1 and 6-1 and is fed to the input of the photodetector 8-1, and its output signal Ui, through block 9 and the amplifier 16, forms the digital code of a single value at the output of the encoder 17. Similarly, when turning the shaft 1 at an angle
2 -- совпадают риски 4-2 и 6-2 и выходной2 - risks 4-2 and 6-2 coincide and output
МM
сигнал U2 фотоприемникэ 8-2 формирует цифо апsignal U2 photodetector 8-2 generates digital an
ровои код, равный двум, углу 3 - соответМA code equal to two, a corner 3 - corresponds to M
ствует цифровой код, равный трем и т.д. В общем случае, когда угол поворотаThere is a digital code of three, etc. In general, when the angle of rotation
,,On,, On
вала 1 не кратный величине - происходитshaft 1 is not a multiple of the value - occurs
МM
частичное перекрытие одной из рисок 4 измерительного диска 3 и одной из рисок 6 модул ционной диафрагмы 5, соответствующих двум соседним фотоприемникам 8, и на их выходах возникают сигналы, значени которых меньше максимальных. В этом случае выходной цифровой код формируетс по большему из выходных сигналов фотоприемников 8 оо результатам их сравнени в суммирующе-вычитающих блоках 9, дл чего эти сигналы поступают на их суммирующие и вычитающие входы с одинаковыми коэффициентами их передачи по всем входам . Так, например, если входной угол аpartial overlapping of one of the treads 4 of the measuring disk 3 and one of the tines 6 of the modulation diaphragm 5, corresponding to two adjacent photodetectors 8, and at their outputs signals appear that are less than the maximum values. In this case, the output digital code is generated over the larger of the output signals of the photoreceivers 8 oo, the results of their comparison in the summing-subtracting blocks 9, for which these signals are sent to their summing and subtracting inputs with the same coefficients of their transmission over all inputs. So, for example, if the input angle a
ближе кcloser to
лежит в пределах от -- до 2 -lies in the range from - to 2 -
ММMM
значениюmeaning
От, МFrom, M
площадь перекрыти рисокoverlapping area
4-1 и 6-1 больше площади перекрыти рисок 4-2 и 6-2, то на вход фотоприемника 8-1 проходит больший световой поток, чем на вход фотоприемника 8-2 и поэтому выходной сигнал Ui фотоприемника 8 будет больше сигнала 1)2 фотоприемника 8-2.4-1 and 6-1 are larger than the overlap area of 4-2 and 6-2, then a greater luminous flux passes to the input of the photodetector 8-1 than to the input of the photoreceiver 8-2 and therefore the output signal Ui of the photoreceiver 8 will be greater than signal 1) 2 photodetectors 8-2.
Сигнал U подаетс на суммирующий вход блока 9-1 и на вычитающий вход блокаThe signal U is fed to the summing input of the block 9-1 and to the subtracting input of the block
9-2, а сигнал 1)2 - на вычитающий вход блока 9-1 и суммирующий вход блока 9-2. Так как при этом сигналы Do и Кз отсутствуют, то выходной сигнал блока 9-1, как разность9-2, and signal 1) 2 - to the subtracting input of the block 9-1 and the summing input of the block 9-2. Since there are no signals Do and Kz, the output signal of the block 9-1, as the difference
между сигналами Ui и U2. будет положительным , а выходной сигнал блока 9-2, как разность между сигналами U2 и Ui - отрицательным . Положительный сигнал с выхода блока 9-1 нормируетс усилителем 16-1 иbetween the signals Ui and U2. will be positive, and the output signal of block 9-2, as the difference between the signals U2 and Ui - negative. The positive signal from the output of block 9-1 is normalized by amplifier 16-1 and
0 кодируетс шифратором 17 в единичное значение выходного кода.0 is encoded by encoder 17 into a single output code value.
Таким образом, независимо от угла поворота вала 1 его значение однозначно кодируетс цифровым кодом с погрешностью .Thus, regardless of the angle of rotation of the shaft 1, its value is uniquely encoded with a digital code with an error.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894712103A SU1658379A1 (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Photoelectric shaft-position-to-number converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894712103A SU1658379A1 (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Photoelectric shaft-position-to-number converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1658379A1 true SU1658379A1 (en) | 1991-06-23 |
Family
ID=21457506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894712103A SU1658379A1 (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Photoelectric shaft-position-to-number converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1658379A1 (en) |
-
1989
- 1989-05-26 SU SU894712103A patent/SU1658379A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 649008, кл. Н 03 М 1/30, 1978. Авторское свидетельство СССР М: 1569986, кл. Н 03 М 1/30, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4421980A (en) | Position encoder with closed-ring diode array | |
CN108106646B (en) | Reflection type absolute value photoelectric encoder | |
EP1577645A1 (en) | Optical encoder | |
US4527897A (en) | Apparatus for detecting specific color | |
CN111366177B (en) | Vernier absolute type photoelectric encoder single-circle absolute position reading device and method | |
IE851551L (en) | Non-contact shaft angle detector | |
JPH11183201A (en) | Encoder | |
SU1658379A1 (en) | Photoelectric shaft-position-to-number converter | |
JPH1137801A (en) | Optical encoder | |
US3500449A (en) | Electronic encoder index | |
JPS608714A (en) | Absolute position detection type optical shaft encoder | |
SU1136313A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1298918A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
SU1115084A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1103273A1 (en) | Photoelectric shaft turn angle encoder | |
JPS636418A (en) | Encoder | |
SU1176453A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1402807A2 (en) | Device for measuring small clearances | |
SU911583A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU1056243A1 (en) | Photoelectric shaft rotation angle encoder | |
SU1152090A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
JPS61271414A (en) | Optical potentiometer | |
SU1270894A1 (en) | Photoelectric shaft turn angle-to-digital converter | |
SU1251325A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
SU809286A1 (en) | Displacement-to-code converter |