Устройство для управления положением исполнительных элементов

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использоваао в системах юстировки оптических элементов по угловым координата.м. Цель изобретения - выполнение юстировки в условиях флуктуации юстировочного пучка при сохранении ее точности и устранении фиктивной коррекции положения юстируемого объекта. Устройство для управления положением исполнительных элементов содержит координатный фотоприемник, дифференциальный усилитель, компараторы - элементы И, НЕ, Ш1И-НЕ, И-НЕ, RS-триггер, D-триггеры, реверсивный счетчик, счетчики импульсов, элементы ИЛИ, 4И-2ИЛИ-НЕ, датчики предельных положений исполнительного элемента,цифроаналоговый преобразователь, дешифратор и блок управления шаговым двигателем . Данное устройство обеспечивает сканирование исполнительного элемента и юстировочного пучка по траектории строчной развертки до момента попадания света на координатньш фотоприемник. 2 ил. С 3 isd 05 4iki

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»ЯО,» i2264is

yg 4 С 05 В 19/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц у " р

I

;.1 «, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЮК6,..",."

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3641476/24-24 (22) 15. 09. 83 (46) 23. 04. 86. Бюл. Ф 15 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. A.É.Севченко ( (72) В.А.Николаев, Б.Н,Шпилевой, А.Н.Южаков и А.К.Якушев (53) 621. 503. 5 (088. 8) (56) Приборы для научных исследований. — H. 1980, ¹ 5, с. 56-80.

Авторское свидетельство СССР

Р 1045222, кл. G 05 В 19/19, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛО—

Л<ЕНИЕМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕГПНТОВ (57) Изобретение относится к облас-. ти автоматики и может быть использо1 вано в системах юстировки оптических элементов по угловым координатам.

Цель изобретения — выполнение юстировки в условиях флуктуаций юстирб- вочного пучка при сохранении ее точности и устранении фиктивной коррекции положения юстируемого объекта.

Устройство для управления положением исполнительных элементов содержит координатный фотоприемник, дифференциальный усилитель, компараторы, элементы И, ИЕ, IVIIII-НЕ, И-НЕ, RS-триггер, D-триггеры, реверсивный счетчик, счетчики импульсов, элементы ИЛИ, 4И-2ИЛИ- IE, датчики предельных положений исполнительного элемента,цифроаналоговый преобразователь, дешифратор и блок управления шаговым двигателем, Данное устройство обеспечивает сканирование исполнительного элемента и юстировочного пучка по траектории строчной развертки до момента попадания света на координатный фотоприемник. 2 ил.

1226413 напряжения

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах юстировки оптических элементов по угловым координатам.

Известно устройство для юстировки 5 лазерного пучка, содержащее индикатор положения пучка, состоящий из двух пар датчиков, разность напряжений от которых регистрируется синхронным усилителем, .используемым в сочетании с механическим прерывателем лазерного пучка .

Данное устройство можно использовать в системе обратной связи, пред15 назначенной для автоматической коррекции изменений напоавления распространения входящего в оптическую систему лазерного пучка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления положением исполнительных элементов, содержащее координатный фотоприемник, дифференциальный усилитель, реверсивный счет- .,„

23 чик, дешифратор, цифроаналоговый преобразователь, два датчика предель. ных положений исполнительного элеГ мента, RS- и П -триггеры, девять элементов И, три элемента ИЛИ-НЕ, элемент И-НЕ, два инвертора„ шесть комЗО параторов, два делителя частоты, шину синхронизации, подключенную к первым входам первого, второго, третьего, четвертого, пятого элементов И и к первому входу шестого элемента И, соединенного вторым входом с первым выходом дешифратора, выходом — с вычитающим входом реверсив-. ного счетчика, а третьим входом с выходом первого компаратора,подключенного первым входом к одному входу дифференциального усилителя, связанного другим входом с первым входом второго компаратора, подклю, 1 4 ( ченного выходом к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, соединенного выходом с вторым входом пятого элемента И, вторым входом с выходом третьего компаратора и с вторым входом четвертого элемента .И,а треть- " им входом — с вторым входом третьего элемента И и с выходом четвертого компаратора, подключенного первым входом к первому входу третьего компаратора, к выходу дифференциального Ы усилителя и к первым входам пятого и шестого компараторов, соединенных выходами с вторыми входами соответственно второго и первого элементов

И, подключенных выходами к первым входам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, связанных выходами с соответствующими входами блока управления шаговыми двигателями, вторыми входами — через соответствующие делители час.тоты с выходами соответственно четвертого и третьего элементов И, а третьими входами — с выходами соответственно седьмого и восьмого. элементов И,подключенных первыми входами к выходу первого инвертора, а вторыми входами соответственно — к инверсному и прямому выходам В -триггера, связанного

D-входом с прямым выходом RS-триггера, а С-входом с входом первого инвертора и с выходом элемента И-НЕ, подключенного первым входом к выходу второго инвертора, а вторым входом— к выходу пятого элемента И и к первому входу девятого элемента И, соединенного выходом с суммирующим входом реверсивного счетчика, а вторым входом — с входом второго инвертора и вторым выходом дешифратора, подключенного входами к выходам счетчика и к входам цифроаналогового преобразовагеля,, связанного выходом с управляющим . входом координатного фотоприемника, вь|ходы которого соединены с входами дифференциального усилителя, причем выходы датчиков предельных положений исполнительного элемента подключены к входам RS-триггера, а вторые входы компараторов — к соответствующим источникам порогового

Б известном устройстве итогом юстировки является такое совмещение энергетического максимума юстировочного пучка с геометрическим центром координатного фотоприемника, при котором достигается одинаковая освешенность всех его сегментов. Точност:ь юстировки в этом случае зависит от величины минимального обнаруживаемого смещения светового пучка на фотоприемнике. Известное устройство позволяет уменьшить влияние на точность юстировки вибраций юстируемого обьекта, которые возникают при отработке шагов двигателем и вызывают рыскание светового пучка на поверхности координатного фотоприемника, препятствуя точному вводу Объекта в заданное положение.

1226413

Однако известное устройство не учитывает при этом воздействие флуктуаций потока излучения на точность юстировки, например, флуктуаций оси диаграммы направленности и формы сечения юстировочного пучка, также вы зывающих неравномерную освещенность сегментов координатного фотоприемника. Их влияние может привести к таким изменениям величины сигнала рассогласования на выходе дифференциального усилителя, сравнивающего амплитуды сигналов с сегментов фотоприемника, которые интерпретируются устройством как разъюстировка, хотя в действительности взаимоположение юстируемого объекта и координатного фотоприемника не нарушается. При этом, реагируя на срабатывания компараторов, устройство вырабатывает сигналы для отработки шагов двигателем влево/вправо, в результате чего осуществляется фиктивная коррекция положения юстируемого объекта. Для исключения реакции устройства при проявлении таких факторов приходится увеличивать пороги срабатывания компараторов до величины, значительно превосходящей их предельные значения, обусловленные лишь собственными шумами элементов устройства, что уменьшает точность юстировки, так как при этом увеличивается значение минимально обнаруживаемого смещения юстировочного пучка на поверхности координатного фотоприемника.

Цель изобретения — выполнение юстировки в условиях флуктуаций юстировочного пучка при сохранении ее точности и устранении фиктивной коррекции положения юстируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления положением исполнительных элементов, содержащее координатный фотоприемник, выводы противоположных сегментов которого подключены к первым входам первого и второго компараторов и через дифференциальный усилитель— к первым входам третьего и четвертого компараторов, вторые входы первого второго, третьего и четвертого компараторов соединены с соответствующим источником порогового напряжения, а также первый и второй датчики предельных положений исполнительного элемента, выходы которых подключены соответственно к R u S-входам пер5

1О

55 вого RS-триггера, прямой выход которого соединен с D-входом первого

Dk-триггера, соединенного прямым и инверсными выходами с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых через первый элемент НЕ подключены к С-входу первого 0 -триггера и к выходу-первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, а второй вход — через второй элемент НЕ с первым выходом дешифратора и с вторым входом чет.— вертого элемента И, соединенного выходом с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого через пятый элемент И подключен к выходу первого компаратора, а выходы — к входам цифроаналогового преобразователя и к входам дешифратора, второй выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, подключенного третьим входом к первым входам третьего, шестого и седьмого элементов И и к шине синхронизации, вторые входы шестого и седьмого элементов И соединены с выходами третьего и четвертого компараторов соответственно и через первый элемент ИЛИ вЂ  — с вторым входом третьего элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго компаратора, а выход цифроаналогового преобразоа вателя — с входом координатного фоI oïðèåìíèêà, введены два счетчика импульсов, два элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ. элемент 4И-2ИЛИ-НЕ, элементы НЕ и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ-HE восьмой элемент И, второй элемент ИЛИ, третий элемент НЕ второй счетчик импульсов, второй Dgтриггер и в-.орой элемент И-НЕ,а также последовательно соединенные третий элемент ИЛИ-НЕ, третий В -триггер, девятый элемент И, четвертый элемент НЕ и четвертый Эь-триггер, а также пятый и шестой Р -триггеры, инверсный выход четвертого D -триггера подключен к второму входу второго элемента И-НЕ и к первым входам элементов И элемента 4И-2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов,подключенного выходом к С-входу четвертого D, — òðèããåðà и к первому входу десятого элемента И, второй вход ко1226413 торбго соединен с инверсным выходом второго О -триггера, а выход .- с суммирующим входом четвертого счетчика импульсов, информационные выходы которсгг1 подключены к информационным входом третьего счетчика импульсов, --вход которого соединен с выходом четвертого элемента НЕ, выход пятого

0 -Триггера соединен с С-входом второго счетчиха импульсов и с вторыми 1О входами элементов И элемента И-2ИЛИНЕ, .третьи входы которых подключены к прямым выходам третьего и шестого

D -триггеров соответственно, а четвертые входы — к выходу второго эле- 15 мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом седьмогс элемента И, с первым нходом третьего элемента

ИЛИ-НЕ и с вторым входои первого эле-мента И первого элемента ЗИ-?ИЛИ-НЕ, 20 подключенного выходом к первому входу блока управления шагового двигателя, инверсный выход шестого Э,— триггера соединен с вторым входом девятого элемента И, С-вход тр-тьего

ВЬ-триггера через четвертной элемент

НЕ подключен к выходу шестого злеиепта И, à D-вход — к шине "1", выход второго элемента И-НЕ подключен к первым входам первых элементов И пер- ЗС ваго и второго элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ, входы вторых элементов И которых соединены с выходами первого и второго элементов И,, С-вход шестого D —

l триггера через пятый элемент НЕ coe- з; динен с выходом седьмого элеме:Ta И„

D-вход — с. шиной "1", а 2-вхсд — с выходом четнертогс элемента ИЛР:-НЕ, соединенного первым входом с вь:ходом восьмого элемента И и с вторым вхо- 40 дом третьего элемента ИЛИ-НЕ, втn-. рым входом — с выходом шестого элемента И, с третьим входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента И второго элемента Л

ЗИ-2ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к прямому выходу третьего

Dg -триггера, третий вход четвертого элемента ИЛИ-НЕ соединен с управля1ащей шиной Сброс, с R-входом чет- б вертого счетчика импульсов,с третьим входом третьего элемента ИЛИ-НЕ и через шестой элемент HE c R входами второго и пятого D<-триггеров., С-вход которого подключен к выходу 55 девя гого элемента И, D -входы гторсго, четвертого и пятого D, -триггеров соединены с. шиной 1, второй и третий входы восьмого элемента И подключены к шине синхронизации и к выходу второго компаратора соответственно, первый вход второго элемента

ИЛИ-НЕ подключен к выходу третьего, а второй вход — к выходу четвертого компараторов, выход второго элемента

ЗИ-2ИЛИ-НŠ— к второму входу блока управления шаговым двигателем.

На фиг. 1 приведена. функциональная схема устройства, на фиг. 2 диаграммы, пояснякпцие его работу.

Устройство содержит координатный фотсприемник (КФП) i дифференциальный усилитель 2, компараторы 3 — 6, элементы И 7 — 16, элементы ИЛИ-НЕ

17 — 20, элементы И-НЕ 21 и 22, BS--триг-ер 23, D -- т"риггеры 24 — 29, элементы НЕ 30 — Зб, реверсивный счетчик 37, счетчики 38 — 40 импульсов,. информационные шины 41, элементы ЗИ-2ИЛИ-НЕ 42 и 43, элементы ИЛИ

44 4И-2ИЛИ-HF 45, шину 46 синхронизации, управляющую шину 47 "Сброс", датчики 43 и 49 предельных положений исполнительного элемента, цифроаналоговый преобразователь 50, дешифратор 51, блок 52 управления шаговым цвигателем, Порогok3bIP уровни (+U > С г) ком параторов 5 и 6 устанавливаются такими., чтобы обнаружить минимально нсзможвое смещение юстировочно1 о пучка на КФП 1 (т.е. +U, -U; ограничены лишь собственными шумами элементов устройства). Порог компаратора 4 устанавлиаается равным порогу компаратора 6,, а порог компаратора 3 (-U, — равным верхнему пределу линейного участка характеристики фотодиодсв 1(ФП 1 при максимальном напряже ии смещения. Между светсвыьп импульсами и сопровожцаюшими их син" хроимпульсами модулятора лазерного излучения„ поступающими по шине 46 типичные временные соотношения, т.е. синхрэимпульс начинается и заканчивается в пределах длительности светсвогэ импульса, а частота их поступления выбирается равной частоте приемистости пспольэуемых шаговых двигателей. На 41 счетчика 39 устанавливается код, ко торый определяет время, в течение которого происходит анализ процесса флукт тации энергетического центра юстировочного пучка в зоне геометрического центра КФП 1.

1226413

В исходном состоянии, по включении питания сигналом, поступающим по шине 47, Dy-триггеры 25-28 и счетчик

38 импульсов устанавливаются в нуль.

При этом высокий уровень с инверсных выходов Dg-триггеров 27 и 28 приводит к формированию на выходе элемента НЕ

36 низкого уровня, при появлении ко торого устанавливается в нуль О,!триггер 29, а в счетчик 40 записывается код нуля, поступающий с информационных выходов счетчика 38.

Устройство работает следующим образом.

20

При попадании на КФП 1 световых

15 импульсов сигналы с выходов его противоположных сегментов поступают на входы дифференциального усилителя 2.

Если сегменты освещены симметрично, то на их выходах появляются равные по амплитуде импульсы. В результате на выходе дифференциального усилителя 2 сигналы отсутствуют, а на выходах компараторов 5 и 6 сохраняется

25 низкий уровень, который препятствует прохождению синхроимпульсов, поступающих по шине 46, через элементы И 7 и 8. В этом случае импульсы высокого уровня вырабатываются компаратором 4, вход которого подклю30 чен непосредственно к соответствующему выходу КФП 1. С выхода компаратора 4 импульсы поступают на вход элемента И 14, на другом входе которого в этот момент высокий уровень 35 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 20 (так как логические "0" на выходах компараторов 5 и 6). В результате элемент И 14 оказывается открытым для прохождения синхроимпульсов с шины 46 на входы элементов ИЛИ-НЕ 18 и 19 и вход элемента ИЛИ 44. С выходов данных элементов синхроимпульсы поступают соответственно на R-входы D --триггеров

27 и 28, а также на входы элемента

4И-2ИЛИ-НЕ 45 и через элемент HE 35 на вычитающий вход (-1) счетчика 39.

Поскольку D -триггеры 27 и 28 находиt

l! !! лись в нуле (сигналом по шине Сброс

47), то поступление синхроимпульсов на R-входы не изменит их состояния.

При этом низким уровнем с прямых выходов D -триггеров 25, 27 и 28 блокируется соответственно работа счетчика 39 (по входу разрешения запи- 55 си C) и запрещается прохождение синхроимпульсов через элемент 4И-2ИЛИНЕ 45. Поскольку компараторы 5 и 6 в рассматриваемом случае сигналов не вырабатывают, то на входы элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ 42 и 43 импульсы не проходят и коррекция положения юс-. тируемого объекта не производится.

При смещении светового пятна в сторону одного из сегментов на выходе дифференциального усилителя 2 появляется сигнал, амплитуда и полярность которого определяется величиной и направлением смещения пятна относительно центра КФП 1. Если пятно расположено на рабочем поле КФП 1 таким образом, что на выходе дифференциального усилителя 2 появляется сигнал, от которого срабатывает компаратор 5, то на выходе данного компаратора появляется высокий уровень, разрешающий прохождение синхроим-пульсов через элемент И 7. С выхода элемента И 7 синхроимпульсы через элемент НЕ 33 поступают на С-вход

D -триггера 27 и через элемент ИЛИНЕ 19 íà R-вход D -триггера 28.Кроме того, через элемент ИЛИ 44 они проходят на входы элемента 4И-2ИЛИНЕ 45 и элемент HE 35. При этом первый из данных синхроимпульсов не проходит через элементы ЗИ-2ИЛИ-НЕ

42, 4И-2ИЛИ-НЕ 45, так как в первом случае блокируется низким уровнем с прямого выхода D --триггера 27, а во втором — еще и низким уровнем с. прямых выходов D --триггеров 25 и 28.

Причем D -триггер 25 одновременно

t запрещает и работу счетчика 39 (по входу разрешения записи "С") при поступлении на его счетный вход (-1) импульса с выхода элемента НЕ 35.

По окончании данного первого импульса (переход из логического "0" в "1") устанавливается в единицу D -триггер 27 (так как "1" íà его D-входе).

Переключение в единицу D -триггера 27 приводит также к появлению на выходе элемента И 15 низкого уровня подготавливающего установку 9 -триг1 геров 25 в единицу (так как переключается при переходе из логического

"0" в "1"), который в этот момент все еще блокирует прохождение синхроимпульсов через элемент 4И-2ИЛИНЕ 45. Поскольку на выходе элемента И-НЕ 22 высокий уровень (так как

Р -триггер 26 находится в исходном нулевом состоянии), то это разрешает прохождение посЛедующих синхроим" пульсов через элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ 42

1226413

10 н блок 52 управления шаговым двигателем. В результате шагоный двигатель отрабатывает шаги и корректирует в соответствующем направлении положение имитируемого объекта на частоте поступления синхроимпульсан.

IIo мере ввода юстируемога объекта н яйданную точку (световое пятна при этом перемещается к центру КФП 1), 1(2 амПЛитуда сигналов на выходе дифференциального усилителя 2 уменьшается, а зависимость ее от рыскания пятна по КФП 1 под воздействием дестабилизирующих факторов (вибраций, флук-1с; туаций юстировочного пучка и т.п.) увеличивается. Да некотоэого момента этим можно пренебречь, так как амплитуда сигналов с выхода дифференциального усилителя 2 достаточно вели2б ка по сравнению с ее изменениями и=-за рысканий пятна па КФП 1, и процесс коррекции положения юстируемога эле--. мента устойчиво продолжается в одном направлении. Как только из-за рыска-ний пятна па КФП 1 на выходе дифференциального усилителя 2 изменяется не только амплитуда, но и полярность сигнала (в рассматриваемом случае с положительной полярности на отриlO цательную), срабатывает компаратар 6,. что обеспечивает прохождение синхро-чмпульсон через элемент И 8. II0 cI28 ду (переход из логической "1" в "0") первого иэ импульсов с выхода элемента И 8 через элемент ИЛИ-НЕ 18 сбрасывается Dg-триггер 27, логический 0 с прямого выхода которого блокирует прохождение данного синхроимпульса через элемент ЗИ-2ИЛИ-HF ф

42. Кроме того, сброс DI-триггер 27 приводит к появлению сигнала высокогo уровня на выходе элемеHTR И 15. по франту (переход иэ логического

"0" в "1") которого устанавливается в единицу D< -триггер 25, что разбло- кирует элемент 4И-2ИЛИ-ЧЕ 45 и счетчик 39 импульсон. В последнем оказывается записанным код времени акализа. Это время выбирается достаточным для учета влияния нозмажных деста. билизирующих факторов и зависит ат . конкретн2пх условий эксперименга. Этот же первый синхроимпульс через элемент

ИЛИ 44 и элемент НЕ 35, поступая на вь2читлющий вход (-1) счетчика 39,. уменьп2зет значение записаннога в лего кода нв единицу (т.е. начинается от-. счет времени анализа). По окончании первого синхроимпульса с выхода элемента И 8 переключается н единичное состояние D., — триггер 28, высокий уронень с прямого выхода которого разрешает прсха22 пение последующих синхроимпульсов через элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ 43 и вторую группу входов элемента 4ИИЛИ-НЕ 45. При этом на выходе элемента И 15 вновь низкий уровень (так как "О" на инверсном выходе D< триггера 28}, а на выходе элемента НЕ 36— высокий, который разрешает работу счетчика 40 импульсов и разблокирует

D --триггер 29. Второй синхроимпульс, поступающий с выхода элемента И 8, проходит через элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ 43, а также поступает через элемент 4И2ИгИ-НЕ 45 на вычитающий вход (-1) счетчика 40. Поскольку в последнем записан нулевой код, то на выходе сигнала обратного переноса (4 О) появляется импульс, поступающий на Свход D -триггера 29 и через элемент

И 16 на суммирующий вход (+i) счетчика 38. По окончании данного импульса устанавливается в единицу 13.— т. триггер ?9, нчэкий уровень с инверсного выхода которого блокирует прохождение посл2едующих синхроимпульсов через элемент 4И-2ИЛИ-НЕ 45. В результате н счетчике 38 импульсов оказывается код "единицы, который с информационных выходов данного счетчика импульсов транслируется на аналогичные входы счетчика 40, но не записывается в нем да тех пор, пока на входе разрешения записи информации (С) присутствует высокий уровень с выхода элемента HE 36.

Как только из-за рысканий свето,. о-.о пятна пс КФП 1 вновь происходит переключение канала следования синхроимпульсов, например, с выхода элемента И 8 на. выходе элемента И 14, по началу первого из них устанавливается в нуль D<-триггер 28, что блокирует входы элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ 43 и обуславливает появление низкого уровня ra ныхаде элемента НЕ 36. Эта разрешает запись информации в счетчик 40 (в рассматриваемом случае запись единиць2) и вызывает сброс Р— триггера 29 в нуль. Таким ббразом, н счетчиках 38 и 40 к моменту поступления очередных импульсов с выходя. элемента 4И-2ИЛИ-НЕ 45 зафиксирован одинаковый код (единица).

1226413

10

Если с выхода элемента 4И-2ИЛИ-НЕ

45 до очередного переключения канала следования синхроимпульсов на вычитающий вход счетчика 40 поступает меньше трех импульсов, то сигнал на его выходе ((0) не вырабатывается

Последующие синхроимпульсы не изменяют содержимого счетчиков 38 и 40, так как не проходят через элемент

4Й-2ИЛИ-НЕ 45 и также вызывают коррекции положения юстируемого объекта, потому что имеет место равенство амплитуд сигналов с КФП 1, на поступают с выхода элемента ИЛИ 44 через элемент НЕ 35 на вычитающий вход (-1) счетчика 39 и продолжают считывание записанного в нем кбда времени анализа.

Если вновь происходит переключение канала следования синхраимпульсов, например, с выхода элемента И

14 на выход элемента И 7, то первый из них не проходит через элементы

ЗИ вЂ” 2ИЛИ-НЕ 42 и 4И-2ИЛИ-НЕ 45 (так как сброшены D -триггеры 27 и 29), но проходит через элемент ИЛИ 44 и элемент HE 35 в счетчик 39 импульсов, уменьшая значение содержащегося в нем кода. По окончании данного импульса вновь устанавливается в единицу D -триггер 27, что разрешает прохождение последующих синхроимпульсов с выхода элемента И 7 через элементы ЗИ-2ИЛИ-НЕ 42 и 4Н2ИЛИ-НЕ 45. Поскольку в счетчике 40 к этому моменту содержится код единицы, то сигнал с его выхода ((О) вырабатывается при поступлении yze двух импульсов с выхода элемента

4И-2ИЛИ-НЕ 45. По окончании второго 35 из них вновь устанавливается в единицу D -триггер 29, который блокирует дальнейшее прохождение синхраимпульсов через элемент 4И-2ИЛИ-НЕ 45.

Одновременно сигнал с выхода (6 О) 40 счетчика 40 увеличивает на единицу значение кода, имеющегося в счетчике 38 (т. е. в нем оказывается кад 2) .

С информационных выходов счетчика

38 данный код поступает на информа- 45 ционные входы счетчика 40, на записывается в нем только тогда, когда на входе разрешения записи (C) появляется сигнал низкого уровня с выхода элемента НЕ 36 (т.е. при очеред- 50 ном переключении канала следования синхроимпульсов). и, следовательно, увеличения значения кода в счетчике 38 не происходит. В этом случае при очередном переключении канала следования еинхроимпульсав в счетчик 40 из счетчика 38 вновь переписывается прежний кад (т.е. код 2).

Таким образом, в счетчик 38 в течение времени анализа добавляется единица только тогда, когда число импульсов на выходе элемента 4И2ИЛИ-НЕ 45 оказывается большим на единицу кода, сацержащегося в этот момент времени в счетчиках 38 и 40, т.е.

К, при и, с К., i — 1 — i-1

К. +1,при Il„ > K, (-1 где К., — кад в счетчиках 38 и 40

i-1 после (i-i)-ro переключения канала следования синхраимпульсав, п - количества выработанных подряд импульсов на выходе элемента 4И-2ИЛИ-HE 45 после i-га переключения каяалав слецаванпя синхраимпульсав.

Процесс продолжается аналогичным образом да момента считывания иэ счетчика 39. При этом на ега выходе (6 0) появляется импульс, который устанавливает D — трггггер 26 33 едггницу, чта вызывает паяьление высокого уровня на второ.г входе элемента И-HE

22 и низкого уровн ва втором входе элемента И 16. Эта приводит к тому, чта блокируется прохождение насле- . дующих импульсов с выхода (О) счетчика 40 через элемент И 16 в счетчик

38. Кроме. того, сигнал высокого уровня на выходе элемента И-HE 22 раэрешающггй прохождение синхраимпульсав через саатветствугогцие элементы ЗИ2ИЛИ-НЕ 42 или 43, появляется только при установке в единицу D -триггера

29. Одновременно низким уровнем с инверсного выхода D, -триггера 29 заL прещается и дальнейшее поступление синхраимпульсав через элемент 4И2ИЛИ-HE 45.

Следовательно, по окончании време- ни анализа в счетчике 38 оказывается зафиксированным "коэффициент флуктуации", характеризующий величину смещения энергетического максимума светового пучка относительно геометрического центра КФП 1 вследствие влия-ния дестабилизирующих факторов.Тальк .

B c"ó÷àå, когда число синхроимпуль1226413

14 сов, поступающих по одному и тому же каналу с выходов элементов И 7 и 8, превышает его значение (т.е. когда устанавливается в единицу D)"триггер

29), на выходе элемента И-НЕ 22 появляется высокий уровень, разрешающий прохождение синхроимпульсов через соответствующий элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ

42 и 43 в блок 52 управления шаговым

Двигателем для коррекции положения

Исполнительного элемента.

Таким образом, благодаря анализу

Характера воздействия дестабилизирую- 15 щих факторов и их компенсации,, в каж-дом конкретном случае осуществляемой адаптивным образом, имеется возможность выполнять юстиравку в условиях флуктуаций юстиравачного п чка сохранении ее точности и устранении фиктивной коррекции юстяруемагQ объекта.

Если в процессе юстиравки интенсивность света увеличивается настолько, что ввоцит ь насыщение фогадиацы

KCII l, та на выходах противоположных сегментов КФП 1 вырабатываются равные по амплитуде сигналы даже при несим- .

ЗО метричнай освещенности eI"o сегментов и коррекция положения оптического элемента прекращается. В этот момент срабатывает кампаратар 3, на выходе которого появляются сигналы (высокого уровня), разрешаюшие прохождение синхроимпульсов.через элемент И l0 на. вычитеющий вход реверсивного счетчика 37. С каждым синхроимпульсом кад на выходе счетчика 37 убывает, -я и что вызывает уменьшение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 50. Зто приводит к уменьшению напряжения смещенйя и чувствительности фатодиодов КФП 1. Кя.к только смещение уменьшается до величины, Б при которой фотадиоды КФП 1 выходят из насьпцения, амплитуды сигHBJ.oâ с секторов КФП il становятся меньше па рога кампаратора 3 и дальнейшее по р ступление синхроимпульсов в ревер-сивный счетчик 37 через элемент И 10 блокируется. Минимальное значение напряжения смещения может регулиро-:ваться с пОКОЩью дешифратОра 51, сигнал от которого (низкага уровня) блокирует дальнейшее прохожцение синхроимпульсов через элемент И 10,, когда на выходах реверсивного счетчика 37 устанавливается соответствующий кад. Когда интенсивность света уменьшается на такую величину, при которой амплитуды сигналов с КФП i становятся недостаточными для срабатывания компараторов 4 — 6 — на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 сохраняется высокий уровень, разрешающий прохождение синхроимпульсов через элемент И

9, Если код в реверсивном счетчике 37 перед этим не соответствовал максимальному значению напряжения на выходе цифроаналогового преобразовате,пя 50 (а значит и максимальной чув(твительнасти фотОдиадав КФП 1), то сигнал (высокога уровня) с второго выхода дешифратора 51, пройдя через элемент НЕ 30, блокирует поступление синхроимпульсов через элемент

И-HE 21, Одновременно данный сигнал поступает на второй вход элемента И

11 и разрешает прохождение через нега синхроимпульсав на суммирующий вход реверсивного счетчика 37.В этом случае с каждым синхроимпульсом код

»а выходах счетчика 37 возрастает, чта вызывает увеличение напряжения на выходе цифроаналогового преобра=-овв.теля 50 и приводит к увеличению смещения и чувствительности фотодиодов КФП 1. KaI только это обеспечивает появление на выходах КФП 1 сигналов с амплитудой, достаточной для срабатывания компаратаров 4-6 — на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 появляются . сигналы низкого уровня, которые запрещают дальнейшее поступление синхроимпульсов через элемент И 9.Максимальное значение смещения фотадиодов КФП l регулируется с помощью дешифратара 51, сигнал от которого (ни=-кого уровня) блокирует прохождение синхраимпульсав через элемент И

11 в счетчик 37, когда в нем устанавливается соответствующий код.

Ситуация, при которой не срабатывают компараторы 4-6, наблюдается и в случае потери световой связи между

КФП I и источйиком света. В этом режиме устройство работает следующим образом.

Поскольку световые импульсы не попадак т на поверхность КФП 1, то на выхоцах кампараторов 3-6 сохраняется исхоцное остояние (т.е. низкий уровень) и элементы И 7, 8, 10 и 14 за1226413

16 крыты для прохождения синхроимпульсов. Но в этом случае на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 высокий уровень (т.е. низкий уровень на всех трех его входах), который разрешает прохождение синхроимпульсов через элемент И 9 на входы элементов И 11, И-НЕ 21. Если код на выходе счетчика 37 до поступления синхроимпульсов не соответст- 10 вовал максимальному значению напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 50, то на втором выходе дешифратора 51 высокий уровень, что разрешает прохождение синхроимпуль- 15 сов через элемент И 11 на вход прямого счета реверсивного счетчика 37, но блокирует их поступление через элемент И-HE 21 в часть схемы, которая выполняет ввод юстировочного 20 пучка в зону захвата КФП 1 (т.е. Вос станавливает световую связь между

КФП 1 и источником света).

Благодаря указанным действиям не выполняется режим ввода юстировочно25 го пучка, если данный пучок попадает на поверхность КФП 1, но интенсив- ность света на установленном пределе чувствительности фотодиодов КФП 1 недостаточна для работы устройства.

Когда данное условие выполнено,т.е. чувствительность фотодиодов КФП 1 на максимальном пределе, но сигналов с КФП 1 не поступают, на втором выходе дешифратора 51 появляется низкий 35 уровень, что блокирует дальнейшее поступление синхроимпульсов через элемент И 11 в счетчик 37, но разрешает их прохождение через элемент

И-НЕ 21. 40

С выхода элемента И-НЕ 21 синхроимпульсы поступают на С-вход D -триг1 гера 24 и через элемент НЕ 31 на входы элементов И 12 и 13. Если D— триггер 24 в единичном состоянии 45 (на прямом выходе логическая "1"), то синхроимпульсы проходят через элемент И 12 и вторую группу входов элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ 42 в блок 52 управления шаговым двигателем, что вы- 50 зывает отработку шагов двигателем и перемещение оптического элемента условно "влево". Если D<-триггер 24 в нулевом состоянии (на прямом выходе логической "О"), то синхроим- 55 пульсы проходят в, блок 52 управления шаговым двигателем через элемент

И 13 и вторую группу входов элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ 43, что вызывает отработку шагов двигателем условно "вправо". Процесс перемещения оптического элемента может осуществляться в пределах, которые задаются датчиками предельных положений 48 и 49.Если при перемещении оптического элемента в сторону одного из пределов юстировочный пучок не попадает на КФП 1, то достигнув этого предела, оптический элемент вызывает срабатывание соответствующего датчика 48 или 49 предельного положения исполнительного элемента. Сигнал от датчика 48 или 49 переключает RS-триггер 23, что вызывает изменение информации на D-входе D -триггера 24, который устанавливается в соответствующее состояние по окончании ближайшего синхроимпульса. Это приводит к тому, что последующие синхроимпульсы,поступая в блок 52 управления шаговым двигателем, обеспечивают отработку шагов двигателем (а значит и перемещение оптического элемента) в обратном направлении.

Поскольку при каждом переключении

RS-триггера 23 D -триггер 24 устаt навливается в соответствующее положение по окончании ближайшего синхроимпульса, что предотвращает изменение направления перемещения исполнительного элемента до окончания отработки очередного шага (что особенно существенно, когда момент переключения RS-триггера 23 совпадает с моментом поступления синхроимпульса).

Как только в процессе перемещения оптического элемента юстировочный пучок попадает на КФП 1, на выходе соответствующего компаратора 4, 5 или 6 появляется сигнал (высокого уровня), который проходит через элемент ИЛИ-НЕ 17 и блокирует прохождение последующих синхроимпульсов через элемент И 9. Это приводит к тому, что процесс ввода юстировочного учка прекращается и устройство внова переходит в режим коррекции положения исполнительного элемента по сигналам от КФП 1.

Рассмотренная схема позволяет непосредственно юстировать исполнительный элемент по одной координате.

Если устройство дополнить аналогич" ной схемой, подключаемой к другой паре сегментов КФП 1, то обеспечи1226413

18 вается одновременно юстировка по двум координатам. Причем, элементы И

9 — 11, ИЛИ-НЕ 17, И-НЕ 21, элемент

НЕ 30, реверсивный счетчик 37, цифроаналоговый преобразователь 50,дешифратор 51 могут быть общими для двух схем. В этом случае элемент

ИЛИ-НЕ 17 расширяется на три входа для подключения к выходам компарато- 10 ров, которые выполняют функции, аналогичные компараторам 4 — 6 в первой схеме, а для восстановления световой связи между КФП 1 и источником света в устроистве вместо указанных эле- 15 ментов (RS òðèããåðà 23, Dt -триггера 24, элемента НЕ 31, элементов И

12 и 13) необходимо использовать распределитель импульсов. Такой распределитель импульсов должен формировать из синхроимпульсов, поступающих с выхода элемента И-НЕ 21, четыре последовательности импульсов — две из них для управления "влево" и "вправо" шаговым двигателем, который выполняет перемещение по первой координате, а две других для двигателя, выполняющего перемещение по второй координате. При этом распределитель вырабатывает первоначально последо- 30 вательность импульсов, которая вызывает полное перемещение исполнительного элемента по одной координате (например, горизонтальной), а затем серию импульсов, при которой испол нительный элемент перемещается: по второй координате (вертикальной) на расстояние меньшее, чем минимальный размер КФП 1 (чтобы в процессе ввода пучка не пропустить КФП 1), После 40 этого выполняется полное перемещение исполнительного элемента по первой координате, но уже в противоположную сторону, а затем вновь по второй координате и т.д. Таким образом, обес- 45 печивается сканирование исполнительного элемента и юстировочного пучка по траектории строчной развертки до момента попадания света на КФП 1.

Введение новых элементов, а также связей между ними и имеющимися, расширяет область применения устройства, так как обеспечивается возможность выполнения автоматической юстировки в условиях флуктуации юстировочного пучка при сохранении требуемой точности, а также позволяет повысить экономичность устройства за счет устранения фиктивной коррекции положения юстируемого объекта.

Фсрмула изобретения

Устройство для управления положением исполнительных элементов, содержащее координатный фотоприемник, выводы противоположных сегментов которого подключены к первым входам первого и второго компараторов и через дифференциальный усилитель— к первым входам третьего и четвертого компараторов, вторые входы первого второго, третьего и четвертого компараторов соединены с соответствующим источником порогового напряжения, а также первый и второй датчики предельных положений исполнительного элемента, выходы которых подключены соответственно к R- u Sвходам первого RS-триггера, прямой выход которого соединен с D-входом первого D -триггера, соединенного прямым и инверсными выходами с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых через первый элемент НЕ подключены к

C-входу первого 0 -триггера и к выходу первого элемента И-НЕ, первый вхоц которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, а второй вход — через второй элемент НЕ с первым выходом дешифратора и с вторым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с суммирующим входом реверсивного счетчика,вычитающий вход которого через пятый элемент И подключен к выходу первого компаратора, а выходы — к входам цифроаналогового преобразователя и к входам дешифратора, второй выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, подключенного третьим входом к первым входам третьего, шестого, седьмого элементов И и к шине синхронизации, вторые входы шестого и седьмого элементов И соединены с выходами третьего и четвертого компараторов соответственно и через первый элемент ИЛИ-НŠ— с вторым входом третьего элемента И,третий вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго компаратора, а выход цифроаналогового преобразователя — с входом координат19

1226413 ного фотоприемника, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью выполнения юстировки в условиях флуктуаций юстировочного пучка при сохранении ее точности и устранении фиктивной коррекции положения юстируемого объекта, в него введены два .счетчика импульсов, два элемента

ЗИ-2ИЛИ-НЕ, элемент 4И-2ИЛИ-НЕ, эле- 10 менты НЕ и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ-НЕ; восьмой элемент И, второй элемент ИЛИ,третий элемент НЕ, второй счетчик импульсов второй D --триггер и второй элемент

И-НЕ, а также последовательно соединенные третий элемент ИЛИ-НЕ, третий

Р -триггер, девятый элемент И, четвертый элемент НЕ и четвертый Р—

1 триггер, а также пятый и шестой Р— 20 триггеры, инверсный выход четвертого ,D -триггера подключен к второму входу второго элемента И-HE и к первым входам элементов И элемента 4И-2ИЛИНЕ, выход которого соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов, подключенного выходом к Свходу четвертого D -триггера и к nept вому входу десятого элемента И,второй вход которого соединен с инверсным 3О выходом второго Dt -триггера, а вы-, ход — с суммирующим входом четвертого счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к информационным входам третьего счет- 35 чика импульсов, С-вход которого соединен с выходом четвертого элемента

НЕ, выход пятого Dt -триггера соединен с С-входом второго счетчика импульсов .и с вторыми входами элементов И эле- 40 ,мента 4И-2ИЛИ-НЕ, третьи входы которых подключены к прямым выхбдам третьего и шестого D -триггеров соответственно, а четвертые входы — к выходу второго элемента ИЛИ, второй 45 вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, с первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом первого элемента И первого элемента ЗИ-2ИЛИ-HE подключенного выходом к первому входу блока управления шагового двигателя, инверсный выход шестого D -триггера соединен

1 с вторым входом девятого элемента И, С-вход третьего D. — òðèããåðà через

t четвертый элемент НЕ подключен к выходу шестого элемента И, а D-вход— к шине "1", выход второго элемента

И-НЕ подключен к первым входам первых элементов И первого и второго элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ, входы вторых элементов И которых соединены с выходами первого и второго элементов И, С-вход шестого D --триггера через пя1 тый элемент НЕ соединен с выходом седьмого элемента И, D-вход — с шиной "1", а К-вход — с выходом четвертого элемента ИЛИ-НЕ, соединенного первым входом с выходом восьмого элемента И и с вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, вторым входом — с выходом шестого элемента И, с третьим входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента И второго элемента ЗИ-2ИЛИНЕ третий вход которого подключен к прямому выходу третьего D@-триггера, третий вход четвертого элемента

ИЛИ-НЕ соединен с управляющей шиной

"Сброс", с R-входом четвертого счетчика импульсов, с третьим входом третьего элемента ИЛИ-НЕ и через шестой элемент НŠ— с К-входами второго и пятого D -триггеров, С-вход которого подключен к выходу девятого элемента И, D -входы второго, четвертого и пятого D -триггеров соедиЕ иены с шиной "1", второй и третий входы восьмого элемента И подключены к шине синхронизации и к выходу второго компаратора соответственно,первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу третьего, а второй вход — к выходу четвертого компараторов, выход второго элемента

ЗИ-2ИЛИ-НŠ— к второму входу блока управления шаговым двигателем.

1226413

1226413

ИОИИ ПЮй йй ййййй о

Ъ

Ъ

«с

Составитель И.Швец

Редактор Е.Папп Техред И.Попович Коррек-ор N.Ïoæo

Заказ 2131/46 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4