SU974388A1

SU974388A1 - Device for converting displacement to code

Info

Publication number: SU974388A1
Application number: SU813288873A
Authority: SU
Inventors: Надырбек Рустамбекович Юсупбеков; Александр Бениаминович Пинский
Original assignee: Ташкентский Ордена Дружбы Народов Политехнический Институт Им.Абу Райхана Беруни
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-11-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД(54) DEVICE FOR TRANSFORMING DISPLACEMENTS TO CODE

1one

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовацо на всех объектах, где требуетс преобразование механических перемещений .The invention relates to automation and computing and can be used on all objects where mechanical movement transformation is required.

Известно устройство дл преобразовани перемещений в код, содержащее источник света, донденсатор, подвижный и неподвижный растры, четыре фотоприемника, два дифференциальных усилител , четыре формировател и суммирующе-вычитающий блок 1.A device is known for converting movements into a code comprising a light source, a condenser, a moving and fixed rasters, four photodetectors, two differential amplifiers, four formers, and a summation-subtraction unit 1.

Недостатками этого устройства вл ютс Низка Надежность при кратковременных перерывах в питании и сложность регулировки устройства.The disadvantages of this device are Low Reliability during short power interruptions and the difficulty of adjusting the device.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл измерени угловых и линейных перемещений , содержащее осветитель, измерительную решетку, св занную с контролируемым объектом и системой грубого отсчета, и компенсационную интерференционно-пол ризационную решетку, св занную с системой грубого отсчета 2.Closest to the proposed technical entity is a device for measuring angular and linear displacements, which contains an illuminator, a measuring grid connected to the object being monitored and a coarse reference system, and an interference-polarization compensation grid connected to a coarse reference system 2.

Недостатками этого устройства вл ютс сложность оптической системы и низка надежность.The disadvantages of this device are the complexity of the optical system and low reliability.

В этом устройстве сформированныйThis device is shaped

5 осветителем параллельный пучок света проходит через пол ризатор, св занный с системой точного отсчета, четвертьволновую. пластинку, двухлучепреломл ющий элемент и модул тор, в результате чего образуетс 5 by the illuminator a parallel beam of light passes through the quarter-wave polarizer connected to the precision reference system. the plate, the birefringent element and the modulator, resulting in

,Q интерференционно-пол ризационна решетка (растр), штрихи которой с помощью оптической системы проектируютс на измерительную решетку, св занную с системой грубого отсчета и контролируемым объектом . Положение штрихов интерференцион15 но-пол ризационной решетки зависит от угла поворота пол ризатора. При перемещении измерительной решетки пол ризатор доворачиваетс специальным двигателем так, что штрихи компенсационной ре2Q щетки попадают между штрихами измерительной решетки, что определ етс по минимальной освещенности фотоприемников. По углу поворота пол ризатора система точного отсчета определ ет искомое перемещение контролируемого объекта.The Q interference polarization lattice (raster), the strokes of which with the help of the optical system are projected onto the measuring lattice associated with the coarse reference system and the object being monitored. The position of the interference lines of the polarization grating depends on the angle of rotation of the polarizer. When the measuring grid is moved, the polarizer is turned by a special motor so that the strokes of the compensation brush pick up between the lines of the measuring grid, which is determined by the minimum illumination of the photodetectors. By the angle of rotation of the polarizer, the precision reference system determines the desired movement of the object being monitored.

Это устройство весьма в наладке и эксплуатации, что снижает надежность его работы. При этом дл получени цифрового выхода требуетс дополнительное преобразование в системе точного отсчета.This device is very in commissioning and operation, which reduces the reliability of its work. In this case, an additional conversion in the precision reference system is required to obtain a digital output.

Целью изобретени вл етс упрощение устройства и повышение надежности его работы.The aim of the invention is to simplify the device and increase the reliability of its operation.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл преобразовани перемещений в код, содержащее последовательно расположенные источник света, конденсатор , измерительный растр, коменсационный растр, первый фотоприемник, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилител , выход которого соединен с фазо-. чувствительным выпр мителем, измерительный растр соединен с каналом грубого отсчета , введены генератор импульсов, элемент запрета, реверсивный регистр сдвига, преобразователь напр жени в код, второй фотоприемник, выход которого соединен с инвертирующим входом усилител , выход которого соединен с первым входом элемента запрета, выход генератора импульсов соединен со вторым входом элемента запрета , выход которого соединен с первым входом реверсивного регистра сдвига, выход фазочувствительного выпр мител соединен со вторым входом реверсивного регистра сдвига, выходы которого соединены со входами компенсационного растра и преобразовател напр жени в код.This goal is achieved by the fact that the device for converting movements into a code containing successively located light sources, a capacitor, a measuring raster, a compensation raster, the first photodetector, the output of which is connected to a non-inverting input of the amplifier, the output of which is connected to the phase. a sensitive rectifier, the measuring raster is connected to the coarse reference channel, a pulse generator, a prohibition element, a reversing shift register, a voltage converter into a code, a second photodetector, whose output is connected to an inverting input of the amplifier, whose output is connected to the first input of the prohibition element, are entered. pulse generator is connected to the second input of the prohibition element, the output of which is connected to the first input of the reverse shift register, the output of the phase-sensitive rectifier is connected to the second input reversible shift register, whose outputs are connected to inputs of the compensation and raster voltage converter to the code.

Кроме этого, в устройстве дл преобразовани перемещени в код компенсационный растр выполнен из сло жидких кристаллов , который расположен между двум прозрачными пластинками, на одной из которых нанесен сплощной прозрачный электрод , а На другой в виде р да прозрачных электродов, все прозрачные электрода соединены со входом компенсационного растра .In addition, in the device for converting movement into a code, the compensation raster is made of a layer of liquid crystals, which is located between two transparent plates, one of which has a flat transparent electrode, and the other as a series of transparent electrodes, all transparent electrodes are connected to the input compensation raster.

Па фиг. 1 показана функциональна схема устройства; на фиг. 2 - часть его компенсационного растра.Pa figs. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - part of its compensation raster.

Устройство включает в себ источник света 1, конденсатор 2, измерительный растр 3, св занный с входным штоком 4, канал 5 грубого отсчета, компенсационный растр 6, фотоприемники 7, выходы которых соединены с входом дифференциального усилител 8, фазочувствительный выпр митель 9, генератор 10 импульсов, соединенный через элемент запрета 11 с входом реверсивного регистра 12 сдвига, и преобразователь 18 напр жени в код.The device includes a light source 1, a capacitor 2, a measuring raster 3 connected to the input rod 4, a coarse reference channel 5, a compensation raster 6, photodetectors 7, the outputs of which are connected to the input of the differential amplifier 8, a phase-sensitive rectifier 9, a generator 10 pulses, connected through the prohibition element 11 to the input of the reverse shift register 12, and the voltage converter 18 to the code.

Изгйерительный растр 3 состоит из чередующихс прозрачных и непрозрачных полос с шагом w и шириной полосы, равной . Компенсационный растр 6 состоит из сло жидких кристаллов, заключенного между двум стекл нными пластинами, на одной из которых нанесен общий сплошной электрод 14, а на другой р д электродов 15.The scanning raster 3 consists of alternating transparent and opaque stripes with a step w and a strip width equal to. The compensation raster 6 consists of a layer of liquid crystals enclosed between two glass plates, on one of which a common solid electrode 14 is deposited, and on the other a row of electrodes 15.

Все электроды 14 и 15 сделаны прозрачными . Рассто ние 1 между соседними электродами 15 много меньше их ширины h (I « h).All electrodes 14 and 15 are made transparent. The distance 1 between adjacent electrodes 15 is much smaller than their width h (I «h).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При освещении растров 3 и 6 параллельным пучком света, сформированным источником света 1 и конденсером 2, образуетс семейство муаровых полос, положение которых определ етс взаимным расположением растров 3 и 6. Фотоприемники 7 расположены так, что световые потоки, падающие на них, сдвинуты друг относительно друга на 180° по пространственной фазе. Положение измерительного растра 3 определ етс перемещением входного штока 4, а положение компенсационного растра 6 зависит от кода в регистре 12. При подаче напр жени между общим электродом 14 и каким-либо из электродов 15 соответствующие участки растра 6 затемн ютс , а остальна часть остаетс прозрачной. Таким образом подачей на электроды 15 соответствующего кода напр жений с регистра 12 формируетс структура, показанна на фиг. 2. При щаге компенсационного растра, равного W, число разр дов регистра 12 п определитс по формуле п , а при h n Сдвиг кода в регистре 12 на один разр д вызывает перемещение растра 6 на щирину h одного электрода 15.When rasters 3 and 6 are illuminated with a parallel beam of light, formed by light source 1 and condenser 2, a family of moire stripes is formed, whose position is determined by the mutual arrangement of rasters 3 and 6. Photo detectors 7 are located so that the light fluxes falling on them are shifted relative to 180 ° in spatial phase. The position of the measuring raster 3 is determined by the movement of the input rod 4, and the position of the compensation raster 6 depends on the code in register 12. When voltage is applied between the common electrode 14 and one of the electrodes 15, the corresponding portions of the raster 6 are darkened and the rest remains transparent . Thus, by applying to the electrodes 15 a corresponding voltage code from the register 12, the structure shown in FIG. 2. When the compensation raster is equal to W, the number of bits of the register 12 is determined by formula n, and when h n the shift of the code in register 12 by one bit causes the movement of the raster 6 to the width h of one electrode 15.

В исходном состо нии растры 3 и 6 расположены так, что фотоприемники 6 освещены одинаково и сигнал на выходе усилител 8 равен нулю. Этому положению соответствует определ енный код в регистре 12, Например, такой как показано на фиг. 2 дл случа восьмиразр дного-регистра. При этом элемент запрета П запрещает прохождение импульсов генератора 10 в регистр 12, а код на выходе преобразовател 13 напр жени в код соответствует данному положению измерительного растра 3 в пределах его щага. Количество щагов на которое переместитс растр 3 фиксируетс каналом 5 грубого отсчета. При перемещении измерительного растра 3 балансировка фотоприемников 7 нарущаетс , на выходе усилител 8 по вл етс сигнал открывающий элемент 11 запрета и импульсы генератора 10 поступают на вход регистра 12 сдвига, осуществл сдвиг записанного в нем кода, а соответственно и растра 6 до достижени сбалансированного состо ни фотоприемников 7. Направлением сдвига кода управл ет фазочувствительный выпр митель 9, определ ющий знак сигнала разбаланса.In the initial state, the rasters 3 and 6 are arranged so that the photodetectors 6 are illuminated in the same way and the signal at the output of the amplifier 8 is zero. This position corresponds to a specific code in register 12, for example, such as shown in FIG. 2 for the case of eight-bit register. In this case, the prohibition element P prohibits the passage of the pulses of the generator 10 to the register 12, and the code at the output of the voltage converter 13 to the code corresponds to the given position of the measuring raster 3 within its range. The number of leads to which the raster 3 will move is fixed by the coarse reading channel 5. When the measuring raster 3 is moved, the balancing of the photodetectors 7 is disturbed, the output of the amplifier 8 appears and the prohibition opening element 11 appears and the pulses of the generator 10 arrive at the input of the shift register 12, shifting the code recorded in it and, accordingly, the raster 6 until a balanced state is reached photodetectors 7. The direction of the code shift is controlled by a phase-sensitive rectifier 9, which determines the sign of the imbalance signal.

Таким образом, в предлагаемом устройстве компенсирующий элемент воспринимает управл ющий сигнал непосредственно в цифровом коде, в результате чего упрощаетс структурна схема преобразовател и повышаетс его надежность.Thus, in the proposed device, the compensating element senses the control signal directly in the digital code, as a result of which the structural scheme of the converter is simplified and its reliability is increased.

Экономический эффект предложенного технического решени обуславливаетс его техническими преимуществами.The economic effect of the proposed technical solution is due to its technical advantages.

Claims

1. A device for converting movements into a code containing successive light sources, a condenser, a measuring raster, a compensation raster, a first photodetector, the output of which is connected to a non-inverting input of an amplifier, the output of which is connected to a phase-sensitive rectifier, a measuring raster connected to a coarse channel, characterized in that, in order to simplify the device and increase its reliability, a pulse generator, a prohibition element, a reversing shift register, a converter If there is voltage in the code and the second photodetector, the output of which is connected to the inverting input of the amplifier, the output of which is connected to the first input of the prohibition element, the output of the pulse generator is connected to the second input of the prohibition element whose output is connected to the first input of the reverse shift register, the output of the phase-sensitive rectifier connected to the second input of the reverse shift register, the outputs of which are connected to the inputs of the compensation raster and the voltage to voltage converter.

2. The device according to claim I, characterized in that the compensation raster is made in the form of a layer of liquid crystals located between two transparent plates, one of which has a flat transparent electrode, and the other electrodes connected to the input of the compensation raster.

five

Sources of information taken into account in the examination

1. “Photoelectric information converters. Ed. prof. L.I. Presnukhina, M., “Mechanical Engineering, 1974

0 s. 178-183.

2. USSR author's certificate

No. 517782, cl. G 08 C 9/00 1973 (prototype).

.

w

/