Фазовый фотоэлектрический преобразователь углового перемещения
дскаоюан
1-,, я Е1; т:-" :.. ". " т1"- 11 тиб
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<1ц 480l02
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.07.73 (21) 1950461/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 05.08.75. Бюллетень № 29
Дата опубликования описания 11.03.76 (51) М. Кл. G 08с 9/06
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения
Ю.-Г. В. Якубчионис и Ю. Ю. Шимуленис (71) Заявитель Вильнюсский филиал экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (54) ФАЗОВЪ|Й ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ
УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в станках с числовым программным управлением и в устройствах, где необходима выдача информации об угловом перемещении в виде фазы сигналов.
Известны фазовые фотоэлектрические преобразователи углового перемещения, содержащие установленные вдоль оптической оси электролюминесцентный осветитель, измерительный растр, секционированный по пространственным фазам индикаторный растр, фокусирующую систему, фотоприемник, соединенный с модулятором. Выход фотоприемника через ключи соединен со входами многофазного демодулятора, управляющие входы ключей соединены с выходами коммутатора.
Однако точность преобразования таких устройств недостаточно высока, что связано с неравномерной освещенностью растрового сопряжения.
Целью изобретения является повышение точности преобразования.
Эта цель достигается тем, что в предложенном устройстве электролюминесцентный осветитель выполнен с секциями, соответствующими по числу и расположению секциям индикаторного растра; секции электролюминесцентного осветителя объединены в группы по числу пространственных фаз индикаторного растра, а каждая группа секций подключена к соответствующему выходу коммутатора.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2—
5 расположение секций индикаторного растра; на фиг. 3 — расположение и схема соединений секции электролюминесцентного осветителя.
Преобразователь включает в себя электро10 люминесцентный осветитель 1, состоящий из металлического электрода 2, слоя цинкосульфидного порошка 3, прозрачного электрода 4 и стеклянной пластины 5.
Осветитель 1 установлен вдоль оптической
15 оси преобразователя совместно с измерительным растром 6, индикаторным растром 7, фокусирующей системой 8 и фотоприемником 9.
Фотоприемник 9 соединен с модулятором (на чертежах не показан), а выход фотоприемни20 ка через ключи 10 — с входами многофазного демодулятора 11, состоящего из детекторов
12, фазовращателей 13 и суммирующего усилителя 14. К управляющим входам ключей подключены выходы коммутатора 15.
25 Неподвижный индикаторный растр 7 имеет штрихи и секционирован по пространственным фазам (трем) следующим образом.
Если принять, что пространственная фаза первой секции 16 равна нулю, то вторая сек30 ция 17 сдвинута относительно первой на
480102
15
Зо
3
120, т. е. вторая секция 17 находится íà расстоянии n>g+ /зд от первой, где nl — число целых шагов(штрихов растра) à g — величина шага. Третья секция 18 сдвинута на 240 относительно первой, чему соответствует
nag+ /зд расстояние, где пр — число целых шагов. Далее секции чередуются в том же порядке.
Осветитель 1 также состоит из секций 19—
21, соответствующих по числу и расположению секциям 16 — 18 растра 7. Секции осветителя 1 объединены в три группы по числу пространственных фаз индикаторного растра
7. Выходы групп секций 19 21 подключены к соответствующим выходам коммутатора 15.
Измерительный растр 6 связан с перемещающимся относительно оптической оси контролируемым объектом (на чертежах не показан) и имеет непрерывную сетку штрихов с шагом
g, равным шагу индикаторного растра 7, Устройство работает следующим образом.
Сначала коммутатор 15 выдает импульс на выход первой группы секций 19 осветителя 1 и одновременно выдает сигнал на выход, включающий первый ключ 10. Включается первая группа секций 19 осветителя 1, свет or осветителя 1 проходит через измерительный растр 6, перемещение которого следует измерить, и через секции первой группы индикаторного растра 7, попадая затем на одну поверхность фокусирующей системы 8, наклоненную под 45 к его оси, а затем на другую поверхность этой же фокусирующей системы
8, выданную с таким же наклоном, и попадает на фотоприемник 9.
На фотоприемник 9 попадают только те лучи света, которые проходят перпендикулярно к поверхности растров. Это исключает влияние одной группы секций на другие. На выходе фотоприемника 9 возникает сигнал, амплитуда которого зависит от взаимного положения измерительного растра 6 и секций 16 первой группы индикаторного растра 7.
Через открытый первый ключ 10 сигнал поступает на соответствующий детектор 12. В следующий момент по истечении /з Т (где
Т, — период переключающих импульсов) срабатывают вторые выходы 20 коммутатора 15, включается вторая группа секций 20 осветителя, а на выходе фотоприемника 9 возникает сигнал, соответствующий взаимодействию второй секции 17, сдвинутой на 120 по пространственной фазе группы секций индикаторного растра 7, с измерительным растром, который через открытый второй ключ 10 поступает на соответствующий детектор 12. Затем по истечении /зТь срабатывают выходы 21 коммутатора 13, включается третья группа секций 21 осветителя, и на выходе фотоприемника 9 возникает сигнал, соответствующий взаимодействию сдвинутых на 240 по пространственной фазе секций индикаторного растра 7 с измерительным растром 6, который через открытый ключ 10 поступает на детектор 12. Затем по истечении периода Т описан4 ный выше цикл работы устройства повторяется.
На выходе модулятора напряжение меняется по закону
U +Asinut, где А — амплитуда модуляции; ю — частота;
t — время;
U< — постоянная составляющая, которая поступает на фотоприемник.
Круговая частота о значительно меньше
1 частоты fl= следования импульсов, пере= У ключающих секции осветителя, Чувствительность фотоприемника 9 пропорциональна приложенному к нему напряжению.
Поэтому импульсы на выходе фотоприемника
9 модулированы по амплитуде с частотой
/г—
На выходе каждого из детекторов 12 имеется последовательность импульсов, следующих с периодом Т вЂ” — 1/(,. Импульсы на входах соседних по порядку детекторов 12 сдвинуты на /зТь Эти импульсы модулированы по амплитуде частотой f — 1/T, при соблюдении условия ((f >.
На выходах детекторов 12 выделяются огибающие сигналов с выхода фотоприемника 9.
С помощью фазовращателей 13 осуществляется сдвиг фазы этих сигналов на соответствующую долю периода частоты модуляции fz, т, е. О, /зТ, /зТ . Сигналы с выходов фазовращателей 13 поступают на суммирующий усилитель 14 многофазного демодулятора 11, где производится их суммирование. Фаза результирующего сигнала на выходе демодулятора 11 линейно зависит от преобразуемого перемещения.
Таким образом, в предлагаемом устройстве при импульсном питании электролюминесцентного осветителя обеспечивается линейное преобразование перемещения в фазу электрического сигнала.
Предмет изобретения
Фазовый фотоэлектрический преобразователь углового перемещения, содержащий установленные вдоль оптической оси электролюминесцентный осветитель, измерительный растр, секционированный по пространственным фазам индикаторный растр, фокусирующую систему, фотоприемник, соединенный с модулятором, выход фотоприемника через ключи соединен со входами многофазного демодулятора, управляющие входы ключей соединены с выходами коммутатора, о т л и ч а югц и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, электролюминесцентный осветитель выполнен с секциями, соответствующими по числу и расположению секциям
480102 индикаторного растра; секции электролюминесцентного осветителя объединены в группы по числу пространственных фаз индикаторного растра, а каждая группа секций подключена к соответствующему выходу коммутатора.
4оо0102
Составитель И. Н азаркина
Редактор Л. Утехина
Техред Т. Миронова Корректор А. Степанова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 122/8 Изд. № 934 Тираж 679 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делаги изобретений и открытий
1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5