SU1758430A1 - Фотоэлектрический преобразователь перемещени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет исключени  погрешности , обусловленной неравенством амплитуд фототоков в измерительных каналах и неравенством положительной и отрицательной полуволн в фототоках каждого из каналов, и повышение быстродействи  преобразовател  за счет уменьшени  посто нной времени . С целью повышени  быстродействи  и точности измерени  в предлагаемом техническом решении обеспечиваетс  выравнивание сигналов фотоприемников за счет согласовани  токов питани  излучателей, т.е. выравнивание величин положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала одного канала осуществл етс  путем перераспределени  тока источника посто нного тока 17 между источниками 1 и 2 с помощью потенциометра 13, а 3 и 4 - с помощью потенциометра 14. Амплитуды выходных сигналов каналов выравниваютс  между собой путем ограничени  суммарного тока каждой пары источников с помощью резисторов 15 и 16. 1 ил. сл С vj СЛ 00 -N СА О

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, а именно к системам автоматического контрол  неэлектрических величин, и может быть использовано дл  преобразовани  угловых или линейных перемещений различных объектов в дискретный электрический сигнал, например, в устройствах числового программного управлени  станками,

Известно устройство измерени  пере- мещени , использующее выравнивание каналов с помощью ограничивающих шторок, измен ющих поток облучени  растрового сопр жени  и выравнивание считываемых сигналов (отрицательной и положительной полуволн), осуществл емое регулировочным резистором в цепи одного из фотоприемников , и содержащее установленные последовательно источник излучени , оптическую систему, шторки, растровое сопр - жение, четыре фотоприемника и два канала обработки сигнала с усилител ми и регулировочными резисторами в каждом.

Недостатками этого устройства измерени   вл ютс  ограниченное быстродейст- вне и зависимость точности измерени  от скорости считывани  информации. Эти недостатки обусловлены тем, что включение фотоприемников не обеспечивает режима, близкого к короткому замыканию. Введение регулировочного резистора приводит к разности посто нных времени цепей, образующих отрицательную и положительную полуволны и, следовательно, к частотно-зависимым искажени м формы сигнала и фа- зовому сдвигу между выходными квадратурными сигналами. Введение ограничивающей шторки искажает равномерность засветки рабочей зоны растрового сопр жени  и также приводит к искажению формы считываемого сигнала, В результате этих воздействий в преобразователе ВЕ- 178А при увеличении скорости считывани  от 50 до 100% номинальной фазовый угол между выходными сигналами двух каналов измен етс  вдвое.

Известен также фотоэлектрический преобразователь, который  вл етс  наиболее близким к предложенному по технической сущности, в котором использованы два источника излучени , включенные по балансовой схеме дл  регулировани  мощности излучени ; каждый источник излучени  через отдельную зону растрового сопр жени  оптически св зан с двум  фотопрйемника- ми; относительный сдвиг между зонами растров - 1/4 шага растр; фотоприемники первой зоны соединены параллельно, а фотоприемники второй зоны - встречно, обе группы фотоприемников подключены к

электронному блоку, формирующему два квадратурных выходных сигнала.

Недостатки данного преобразовател : фототек параллельно включенных фотоприемников имеет посто нную составл ющую; фототек встречно включенных фотоприемников не имеет посто нной составл ющей только при идентичности параметров элементов двух каналов; обеспечение требуемого фазового сдвига (90°) между выходными сигналами электронного блока достигаетс  за счет разбалансировки амплитуды фототоков двух каналов путем изменени  мощности излучени .

Известно, что наличие посто нной составл ющей в сигнале фототока приводит к температурным, временным и другим дрейфам сигнала, а следовательно, к снижению точности устройства. Этот основополагающий принцип построени  фотоэлектрических преобразователей нарушен.

Введение разбалансировки между каналами вли ет на стабильность точности параметров устройства под воздействием внешних условий,

Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет исключени  погрешности , обусловленной неравенством амплитуд фоютоков в измерительных каналах и неравенством положительной и отрицательной попуволн в фототоках каждого из каналов, повышение быстродействи  преобразовател  за счет уменьшени  посто нной времени.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что фотоэлектрический преобразователь перемещений, содержащий регулируемый потенциометр, два источника излучени , соединенные по балансной схе- ге через регулируемый потенциометр, по- следовательноустановлемные по ходу пучка излучени  измерительный растр, выполненный в виде равномерно нанесенных штрихов , индикаторный растр, выполненный в виде групп равномерно нанесенных штрихов , четыре фотоприемника и электронное устройство, снабжен вторым регулировочным потенциометром, двум  ограничивающими резисторами, второй парой источников излучени , соединенных по балансной схеме через соответствующий регулировочный потенциометр, кажда  пара источников излучени  соединена с шиной питани  через соответствующий ограничивающий резистор, каждый излучатель оптически св зан с соответствующим фотоприемником, электронное устройство выполнено в виде двух усилителей-ограничителей , относительный сдвиг между фотоприемниками соответствует расположению

групп штрихов индикаторного растра и равен 1/4 шага штрихов, фотоприемники сгруппированы попарно, в каждой пэре фотоприемники с относительным сдвигом в 1 /2 шага штрихов включены пстречно и под- ключены к входу соответствующего усилител -ограничител .

На чертеже представлена схема преобразовател  перемещени .

Фотоэлектрический преобразователь перемещени  содержит источники 1-4 излучений , подвижный измерительный растр 5, неподвижный индикаторный растр 6, фотоприемники 7-10, электронное устройство в виде усилителей-ограничителей 11 и 12, регулировочные потенциометры 13 и 14, ограничивающие резисторы 15 и 16, источник 17 посто нного тока.

Источники излучени  сгруппированы попарно (1, 2 и 3, 4) в два канала (записыва ютс  источником 17 посто нного тока через ограничительные резисторы 15,16 и регулировочные потенциометры 13, 14). Каждый излучатель оптически св зан с соответству- ющим фотоприемником. Относительный сдвиг фотоприемников в каналах определен зонами сопр жени  растров 5, 6. Зоны сопр жени  растров выполнены так, что относительный сдвиг между фотоприемниками 7 и 8 (аналогично между фотоприемниками 9 и 10) составл ет половину шага растра, а относительный сдвиг иежду фотоприемниками 7 и 9 - одну четверть шага растра. Фотоприемники 7, 8 каждого канала (знало- гично 9, 10) соединены встречно и подключены к входу усилител -ограничител  11 (аналогично 12).

Фотоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

При перемещении измерительного растра 5 относительно индикаторного растра 6 происходит амплитудна  модул ци  четырех независимых потоков излучени , образованных излучател ми, попадающих на фогоприемники. С выходов фотоприсмни- ков 7-10 снимают сигналы И, г, 1з и ц, равные соответственно:

lt Ao + Aisin(9

12 АО-Aisin О з АО + Азсозб

А АО - A4COS 0 ,

где АО - посто нна  составл юща  фотоэлектрического сигнала;

А1...А4 - соответствующие амплитудные коэффициенты;

{(О ) - закон пропускани  растрового сопр жени .

Поскольку фотоприемники каждого канала включены встречно, то посто нна  составл юща  фотоэлектрического сигнала компенсируетс , и на вход усилителей-ограничителей поступ т сигналы

i1 Hi-l2 (Ai+A2)sln0 A sin#

ll l3-l4 (A3 + A4)cos tf , которые преобразуютс  в два выходных квадратурных логических сигнала.

Условием отсутстви  погрешности измерени  преобразовател   вл етс 

AI А2 Аз А4 или А1 А . Это условие в преобразователе реализуетс  выравниванием величин фототоков путем перераспределени  тока источника 17 между излучател ми. Равенство AI А2 достигаетс  регулировочным потенциометром 13 (аналогично Аз Ад - потенциометром 14).

Выравнивание между собой амплитуд сигналов каналов А А осуществл етс  ограничением суммарного тока пары излучателей ограничивающими резисторами 15 и 16 соответственно в одном и другом каналах .

Максимальное быстродействие преобразовател  обеспечиваетс  реализацией включени  фотоприемников в режиме, близком короткому замыканию, что осуществл етс  непосредственным подключением фотоприемников к усилителю-ограничителю, входное сопротивление которого значительно меньше внутреннего сопротивлени  фотоприемников .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Фотоэлектрический преобразователь перемещени , содержащий регулировочный потенциометр, два источника излучени , соединенных по балансной схеме через рэгулировочный потенциометр, последовательно установленные по ходу пучка излучени  измерительный растр, выполненный в виде равномерно нанесенных штрихов, индикаторный растр, выполненный в виде равномерно нанесенных штрихов, четыре фотоприемника и электронное устройство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и быстродействи , он снабжен вторым регулировочным потенциометром, второй парой источников излучени , соединенных по балансной схеме через соответствующий регу- лиропочный потенциометр, двум  ограничивающими регистрами, кажда  пара источников излучений соединена с шиной питани  через соответствующий ограничивающий резистор, каждый излучатель оптически св зан с соответствующим фотоприемником, электронное устройство

   выполнено в виде двух усилителей-ограни-ваны попарно, в каждой паре фотоприемнимителей , относительный сдвиг между фотопри-ки с относительным сдвигом в 1/2 шага

   емниками соответствует расположению группштрихов включены встречно и подключены

   штрихов индикаторного растра и равен 1/4к входу соответствующего усилител -ограшага штрихов, фотоприемники сгруппиро-5 ничител .