Устройство для измерения ширины светящейся линии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 8 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4778275/28 (22) 04,01.90 (46) 07.08.92, Бюл, М 29 (71) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (72) В.Я. Чубатенко и В.В, Чубатенко (56) Авторское свидетельство СССР

N. 11228888550044, кл, G 01 В 21/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 4627693, кл. G 01 В 21/02, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЫ СВЕТЯЩЕЙСЯ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано npN проверке и испытаниях осциллографов. Цель визобретения — уменьшение энергопотребления за счет упрощения конструкции схемы преобразования устройства. Устройство содержит датчик изображения в виде линейки из позиционных, опорного и блокирующего световодов с полированными фотоприемными торцами, схему блокировки в виде логического элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с опорным световодом, а инвертируемый вход — с блокирующим свеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при поверке и испытаниях осциллографов, Известно устройство автоматического контроля геометрических размеров объектов, включающее прибор с зарядовой связью, вход которого подключен к первому выходу тактового генератора, а выход — к первому входу видеоусилителя, последова Ы 1753270 А1 товодом, схему преобразования сигнала датчика, включающую группу логических элементов ЗАПРЕТ, прямой вход каждого из которых срединой "сстуото от суру ввщймно он: ционным световодом, в инвертируемыв вход — с последующим световодом, и элемент цифровой индикации, а с целью умень- шения зле ктротптотребленйя Схема преобразования содержит фоторезистор, один из электрическихвын-водов которого соединен с первой кылнеммой элыектро11йтания, а оптический вход — с выходом элемента"

ЗАПРЕТ схемы, блокировки, и гру у ой и- ческих клапанов, объединейййе между собой первые электрические выводы которых соединены с другим электрическим выводом фоторезистора, объединенные между собой вторые электрические выводы — со второй клеммой электропитания, причем оптический вход каждого из клапанов соединен с выходом соотвевтсн ттвуюыщего элемента ЗАПРЕТ группы, - кроме последнего клапана, оптический вход которого соединен с последним йтоэйционтным световодом, а оптический вйход каждбго из них — c соответствующим выводом элемента индикации. 2 ил, ! тельно соединенные блок -айпрокснимацйи, интегратор, схетмт у вйборки-хранения, схему сравнения, преобразователь напряжениечастота, а также источник опорного напряжения, измерительнйй компаратор и масштабирующий счетчик. Укаэанное устройство измерыяест гесойеТричбскйе размеры светящегося объекта.

Однако это устройство является сложной по структуре системой и имеет невысокое быстродействие.

1753270 опорного и блокирующего световодов с пол- 30

55

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения ширины светящейся линии, содержащее датчик иэображения, схему преобразования сигнала, схему блокировки и элемент индикации, при этом схема преобразования состоит из соответственно соединенных группы оптико-электронных логических элементов И и группы логических элементов ЗАПРЕТ.

В этой устройстве сформированный датчиком изображения сигнал (потоки фотонов) ширины линии поступает в схему пре.образования и путем коммутации потоков фотонов посредством соответствующих элементов И и ЗАПРЕТ преобразуется в числовое значение ширины линии.

Недостатком известного устройства является сравнительно высокое энергопотребл ение вследствие того,, что оптико-электронная схема применяемых элементов И включает энергоемкие детали — резистор, резисторные фотоприемники и диодный светоизлучатель, Цель изобретения — уменьшение энергопотребления за счет применения элементов с малой энергоемкостью, Поставленная цель. достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик изображения в виде линейки из позиционных, ированными фотоприемными торцами, схему блокировки в виде логического элемента

ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с опорным световодом, а инвертируемый вход — с блокирующим световодом, схему п ре образований сигнала датчика, включающую группу логических элементов ЗАПРЕТ, прямой вход каждого из которых соединен с соответствующим позиционным световодом, а инвертируемый вход — с последующим позиционным световодом, оптический блок преобразования и элемент цифровой индикации, оп ический блок преобразования выполнен в виде фотОрезистора, Один из электрических выводов которого соединен с первой клеммой электропитания, а оптический вход — с оптическим выходом элемента ЗАПРЕТ схемы блокировки, и группы жидкокристаллических клапанов, объединенные между собою йервые электрические выводы которых соединены с другим электрическим выводом фоторезистора, объединенные между собой вторые электрические выводы — со второй клеммой электропитания, причем оптический вход каждого их клапанов соединен с выходом соответствующего элемента ЗАПРЕТ группы, кроме последнего клапана, оптический вход которого соединен с последним позиционным световодом, а Опти10

40 ческий выход каждого из них — с соответствующим выводом элемента индикации, Уменьшение энергопотребления От электрического источника питания.достигается за счет замены энергоемких Оптикоэлектронных логических элементов И на жидкокристаллические клапаны, которые практически не потребляют энергию электрического тока, и фоторезистор, При этом также существенно упрощается конструкция устройства за счет применения в нем 9 шт, клапанов и одного фоторезистора вме- . сто схемы на элементах И, в состав которой входит несколько десятков резисторов, фоторезисторов, светодиодов (например., в случае замены элементов И, из устройства исключены 9 шт. резисторов, 9 шт, светодиодов, 18 шт. фоторезисторов, элементов И, из устройства исключены 18 шт, фоторезисторов и 9 шт. светодиодов).

На фиг. 1 дана структурная схема устройства для измерения ширины светящейся линии; на фиг. 2 — конструкция оптического жидкокс исталлического (ЖК) клапана.

Устройство для измерения ширины светящейся линии включает датчик 1 изображения в виде линейки из позиционных 2, опорного 3 и блокирующего 4 световодов, схему преобразования сигнала датчика в виде группы элементов ЗАПРЕТ 5, прямой вход каждого из которых соединен с соответствующим позиционным световодом, а инвертируемый вход — с последующим позиционным световодом, схему блокировки в виде логического элемента ЗАПРЕТ 6, прямой вход которого соединен с опорным свгтоводом 3, а инвертируемый вход — с блокирующим световодом 4, оптический блок преобразования в виде фоторезистора

7, оптический вход которого соединен с оптическим выходом элемента ЗАПРЕТ 6, и группы жидкокристаллических клапанов 8, оптический вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента

ЗАПРЕТ 5 группы, за исключением клапана

8,9, оптический вход которого соединен с позиционным световодом 2.9, а оптический выход каждого из которых через соответствующий выход 9 блока соединен с соответствующим выводом элемента 10 цифровой индикации, объединенные между собой первые электрические выводы ЖК-клапанов соединены с одним из электрических выводом фоторезистора 7, объединенные между собой их электрические выводы — с клеммой

11 электропитания. Другой электрический вывод фоторезистора 7 соединен с клеммой

12 электропитания, В качестве световодов 2-4 датчика 1 используют, например, круглые волоконные

1753270

20

40

50 световоды с полированными фотоприемными торцами диаметром 0,1 мм каждый. расположенные вплотную друг к другу. В качестве элементов 5 и 6 применяют элементы ЗАПPЕТ. 5

Элемент 10 индикации выполнен, например, иэ световодов с полированным косым срезом, образующим сегменты для синтеза цифры от 0 до 9 и знака "запятая".

Оптический клапан 8 состоит из помещенного в кожух из светонепроницаемого материала ЖК-элемента 13 с электродами

14 и 15 (соединены с электрическими выводами клапана), входного 16 и выходного 17 световодов, оптически контактируемых с фотоприемной и светоизлучающей поверхностями ЖК соответственно. При этом используют работающий на просвет ЖК с управлением электрическим током, Один из электродов каждого ЖК соединен с клеммой 11,. а другой через"фоторезистор 7 — с клеммой 12 источника электропитания постоянного тока. С фотоприемной поверхностью фоторезистора 7 оптически контактирует световод 18 (выходной световод элемента 6).

Устройство работает следующим образом.

При измерении, например, ширина линии луча осциллографа (например, ширины

0,7 мм) линейку датчика 1 располагают вплотную к экрану осциллографа перпендикулярно линии видимого следа, ручкой управления осциллографа линию плавно сдвигают вниз до совмещения ее края с 35 фотоприемным торцом опорного световода

3 и на табло элемента индикации считывают числовое значение "0,7 мм" ширины линии луча. При этом видимый след накрывает торцы пози цио н н ыx с вето водов 2.1 — 2.7.

Возникающий в световодах 2,1 — 2,7 сигнал (поток. фотонов) подают на вход элементов

5.1-5,7. Однако только на выходе одного элемента 5,7 есть при этом выходной сигнал, так как этот элемент открыт (на его инвертируемый вход сигнал не поступает, так как соответствующий световод 2,8 не освещен), а элементы 5,1-5,6 закрыты сигналом, поступающим на их инвертируемые входы из световодов старшей позиции. С выхода элемента 5.7 поток фотонов поступает на оптический вход ЖК-клапана 8,7, ЖК пропускает свет, так как к его электродам приложен управляющий электрический потенциал-фоторезистор 7 электрического ключа открыт потоком фотонов, поступающих из световода 3 через элемент 6 (открыт, так как на его инвертируемый вход поток фотонов не поступает — соответствующий световод 4 не освещен), С оптического выхода этого ЖК-клапана сигнал подают на выход 9,7, затем в индикатор 10, где индицируется числовое значение "0,7 мм" ширины линии луча, Сигнал на выходе схемы (и на индикаторе) бтсутствует, если светящаяся линии смещена выше (ниже) опорного световода 3 (при этом все ЖК-клапаны 8 закрыты, так как закрыт электрический ключ

7, поскольку на его оптичеСкий вход-не поступает сигнал Éç опорйбго световода 3).

Предлагаемое устройство имеет преимущество перед прототипом; эа счет замены элементов И на оптические ЖК-клапаны и фоторезистор число применяемых энергоемких элементов уменьшено в 3-4 раза и в

1,5-2 раза уменьшена за счет этого потребляемая энергия от электрйческого источника питания, Формула изобретения

Устройство для измерения ширины светящейся линии, содержащее датчик изображения в виде линейки из позиционных, опорного и блокирующего световодав с полированными фотоприемными торцами, схему блокировки в виде ллЬВйЖкогб"элбйента

ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с опорным световодом, а инвертируемый вход — c блокирующим световодом, схему преобразования сигнала датчика, включающую группу логическйх-элементов ЗАПРЕТ, прямой вход каждого из которых соединен с соответствующММ "йозй1ТЙоййьтм светово- дом, а инвертируемый вход — с последующим позиционным световодом, оптический блок преобразования и элемент цифровой индикации, отл ич а ю щ ее с ятем, что, с целью уменьшения энергопотребления, оптический блок преобразования выполнен в виде фоторезистора, один из электрических выводов которого соединен с первой клеммой электропитания, а оптический вход — с оптическим выходом элемента ЗАПРЕТ схемы блокировки, и группы жидкокристаллических клапанов, объединенные между собой первые электрические выводы кото- . рых соединены с другим электрическим выводом фоторезистора, объединенные между собой вторые электрические выводы — с второй клеммой электропитания, причем оптический вход каждого из клапанов соединен с выходом соответствующего элемента 3А ПРЕТ группы, кроме последнего клапана, оптический вход которого соединен с последним позиционным световодом, а оптический выход к аждого из них — с соответствующим выводом элемента индикации, 1753270

Составитель В, Чубатенко

Редактор O. Головач Техред M,Mîpråíòàë Корректор Т. Вавкович

Заказ 2759 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101