Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении, машиностроении и др. Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности преобразователя путем введения фазовой интерполяции младшего разряда считывания. Преобразователь содержит нитевидный источник света, отражатель, кодируемый вал, полый барабан, щель, кодовый фотоприемник 6 с дискретными светочувствительными дорожками 7, двухфазный генератор 8 сигналов несущей частоты, первый делитель напряжения на резисторах 9, 10, дифференциальный усилитель 11, формирователь 12 кода, первую 13, 14 и вторую 15, 16 пары дополнительных светочувствительных дорожек, второй делитель напряжения на резисторах 17, 18. Введение дополнительных светочувствительных дорожек 13, 14, 15, 16, включение их с помощью резисторов 9, 10, 17, 18 в мостовые схемы, которые запитываются квадратурными сигналами с генератора 8, суммирование выходных сигналов мостовых схем на дифференциальном усилителе позволяют осуществить фазовую интерполяцию младшего разряда считывания, что существенно увеличивает разрешающую способность преобразователя, а следовательно, повышает точность преобразования. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 М 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Q ос

С м

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741918/24 (22) 20.07.89 (46) 07.07.91. Бюл. № 25 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) А.В.Косинский, В.P.Màòâååâñêèé, А.Е.Попов, В.Б.Богданович, А.Л.Паламарчук, Ю.В.Ушенин и А,П.Кияновский (53) 681.325 (088.8) (56) Богданович В.Б., Паламарчук А.Л., Свечников С.В. Цифровые преобразователи перемещений на основе многоэлементных фоторезисторов. — Измерительная техника, 1986. № 6, с, 20-21, Авторское свидетельство СССР

¹ 864320, кл. Н 03 М 1/24, 1981. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении, машиностроении и др, Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности преобразователя путем введения,, Ы,, 1661997 А1 фазовой интерполяции младшего разряда считывания. Преобразователь содержит нитевидный источник света, отражатель, кодируемый вал, полый барабан, щель, кодовый фотоприемник 6 с дискретными светочувствительными дорожками 7, двухфазный генератор 8 сигналов несущей частоты, первый делитель напряжения на резисторах 9, 10, дифференциальный усилитель 11, формирователь 12 кода, первую 13. 14 и вторую 15, 16 пары дополнительных светочувствительных дорожек, второй делитель напряжения на резисторах 17, 18. Введение дополнительных светочувствительных дорожек 13, 14, 15, 16, включение их с -помощью резисторов 9, 10, 17. 18 в мостовые схемы, которые запитываются квадратурными сигналами с генератора 8, суммирование выходных сигналов мостовых схем на дифференциальномм усилителе позволяют осуществить фазовую интерполяцию младшего разряда считывания, что существенно увеличивает разрешающую способность и реобразователя, а следовательно повышает точность преобразования. 2 ил.

1661997 (2) Как показано на фиг.2 сопротивления R1 и Rz — первой пэры, Нз и R4 — второй пары дополнительных дорожек 13-16 и сопротивления резисторов 9, 10, 17 и 18 собраны в мостовые схемы, соответствующие диагонали которых запитываются напряжениями

U1sin и 1, U2cos в t, снимаемыми с выхода двухфазного генератора 8 несущей частоты так, что напряжения между точками b, g, и

d, h соответственно равны

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении.

Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности преобразователя путем введения фазовой интерполяции младшего разряда считывания, На фиг.1 и 2 представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит нитевидный источник 1 света, отражатель 2, кодируемый вал 3, полый барабан 4, щель 5, кодовый фотоприемник 6 с дискретными дорожками 7, двухфазный генератор 8 сигналов несущей. частоты, первый делитель напряжения, выполненный на резисторах 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, формирователь 12 кода, пару дополнительных дорожек 13 и 14, пару дополнительных дорожек 15 и 16, второй делитель напряжения, выполненный на резисторах 17 и 18, Преобразователь работает следующим образом.

Световой поток нитевидного источника

1 света проходит через щель 5 полого барабана 4, отразившись от отражателя 2, попадает на фотоприемник 6 в виде радиального светового штриха так, что перекрывает дискретные фоточувствительные дорожки 7, 13, 14, 15 и 16 таким образом, что, в выбранных параметрах преобразователя, сопротивление между точками а и Ь, b и с, d и е, е и f меняется по законам

R1 = ВО1+ Rm1Sln — p

27г

pr (1)

2л

В2 = R02 — Rm2 sin — p ф, RS = алоэ+Rma сОЭ вЂ” P

2л (3) р

2л

R4 = Rp4- Rm4 cos — p (4)

pr где ф, — угловая мера фоточувствительной ячейки младшего разряда считывания; р- измеренное перемещение;

Rmi, Ra1 — СООтВЕтСтВЕННО аМПЛИтуда ПЕременной и величина постоянной составляющих сопротивлений R1, Кг, Вз. R4

R1 п10 Rg R2

Uirg =pb — p) =U1@3+ + )э1пил; (5) з Й1т — Й1в R4

Оед =pg — р, =02(+ + соэал. (6)

Сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 определяется выражением

UDY = pb + pe pq ph = Ubg + Оеh (7) при выполнении условий

Rpi = Ro, i= -1„.„4; (8)

Rml = Rm, i = 1,...,4, (9)

R9 = 10 = R17 = Й1В = В; (10)

u1=UZ= U; (11)

15 В 2д,л

UDy = V — соэ(ой — — ) (12)

2Ro р

На выходе дифференциального усилителя 11 образуется сигнал постоянной амплитуды с фазой, прямо пропорциональной измеренному перемещению р.

Сигнал с выхода дифференциального усилител 11 подается на второй вход формирователя 12 кода, на вход первый которого подается сигнал с выхода двухфазного генератора 8 несущей частоты.

Разность фаэ между напряжениями, приложенными к первому и второму входам формирователя 12, преобразуются в кодовые сигналы, соответствующие угловому перемещению р лежащему в пределах единицы младшего разряда кодового фотоприемника 6.

Кроме того. на формирователь 12 кода

35 заводятся сигналы с дорожек 7, что позволяет выполнить соответствующее согласование кодовых эквивалентов углового перемещения, полученных в результате считывания и фазовой интерполяции.

Как видно из выражения (12), значение начального фазового сдвига выходного сигнала дифференциального усилителя 11 меняется в диапазоне от 0 до 2лпри изменении угла поворота р на величину, не

45 превышающую р . Пусть разрешающая способность преобраователя фаза — код равна гl), тогда количество двоичных выходных разрядов преобразователя фаза — код мож но оценить, исходя из неравенства

50 пц !Оф(2у) = logs(2y).

Таким образом, эти разряды являются дополнительными к существующим разрядам считывания.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код,.содержащий нитевидный источник света, отражатель, кодируемый вал, полый барабан, щель, кодовый фотоприемник с дискретными дорожками, 5

1661997

glitz 1.

Составитель Е.Бударина

Техред M.Ìoðlåíòàë Корректор 3. Лончакова

Редактор Н.Рогулич

Заказ 2136 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности преобразователя, в него введены двухфазный генератор сигналов несущей частоты, два делителя напряжения, дифференциальный усилитель, формирователь кода, на кодовом фотоприемнике выполнены две пары дополнительных дорожек, размеры активных и пассивных участков в направлении перемещения которых равны половине активного участка. дорожки младшего разряда основных дорожек, на линиях границ активных участков которой расположены границы соответствующих активных участков первой пары дополнительных дорожек, а границы активных участков второй пары дополнительных дорожек смещены относительно одноименных участков первой пары дополнительных дорожек на половину размера активного участка, .внутри каждой пары дорожки размещены со сдвигом на размер активного участка, первый выход двухфазного генератора сигналов несущей частоты соединен с первым выводом первой пары дополнительных дорожек и с первым выводом первого делителя напряжения, второй выход двухфазного генерато5 ра сигналов несущей частоты соединен с первым выводом второй пары дополнительных дорожек, первым выводом второго делителя напряжения и первым входом формирователя кода, вторые выводы каж10 дой пары дополнительных дорожек соединены соответственно с первым и вторым входамидифференциального усилителя, выход которого подключен к второму входу формирователя кода, третьи выводы каждой

15 пары дополнительных дорожек соединены соответственно с вторыми выводами первого и второго делителей напряжения, третьи выводы которых соединены с третьим и четвертым входами дифференциального усили20 теля, группа входов формирователя кода соединена с выводами основных дорожек кодового фотоприемника.