устройство для формирования импульса начала отсчета в измерителях перемещений

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА НАЧАЛА ОТСЧЕТА В ИЗМЕРИТЕЛЯХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее преобразователь перемещений, состоящий из подвижного звена с окном, оптически связанным с источником света и двумя фотоприемниками, дискриминатор, первым входом соединенный с выходом преобразователя, ключевой элемент, блок управления ключом, включающий источник опорного сигнала и компаратор, соединенный первым входом с его выходом, а выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторым преобразователем перемещения, выполненным в виде подвижного звена с окном и фотоприемника, подвижное звено связано с подвижным звеном первого преобразователя, а фотоприемник соединен с вторым входом компаратора блока управления ключом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении растровых преобразователей перемещений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для формирования сигнала отсчета растрового преобразователя перемещений, содержащее преобразователь перемещения, имеющий на подвижном элементе окно, а на неподвижном - два смещенных друг относительно друга окна, оптически связанных с источником света, и двумя фотоприемниками, дискриминатор с двумя входами, два компаратора, первые входы которых объединены с входами дискриминатора и подключены к синфазно включенным фотоприемникам, источник опорного напряжения, подключенный к объединенным вторым входам компараторов, логический элемент 2И с входами, подключенными к выходам компараторов, и ключевой элемент, соединяющий выход дискриминатора с общей шиной, с управляющим входом, подключенным к выходу логического элемента 2И, при этом выход дискриминатора является выходом устройства.

Недостатком устройства является недостаточная надежность.

Цель изобретения - повышение надежности формирования импульса начала отсчета.

Это достигается тем, что в устройство для формирования импульса начала отсчета, содержащее преобразователь перемещений, выполненный в виде оптически связанных источника света, подвижного звена с окном и двух включенных по дифференциальной схеме фотоприемников, дискриминатор с двумя входами, первый из которых соединен с преобразователем, а второй - с общей шиной, ключевой элемент, включенный между выходом дискриминатора и общей шиной, и блок управления ключом, содержащий источник опорного напряжения и компаратор с двумя входами, первый из которых соединен с источником опорного напряжения и выходом, подключенным к управляющему входу ключевого элемента, введен второй преобразователь перемещения, выполненный в виде оптически связанных источника света, подвижного звена с окном и фотоприемника, при этом фотоприемник соединен с вторым входом компаратора блока управления ключом.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных узлов устройства.

Устройство для формирования импульсов начала отсчета в измерительных преобразователях содержит преобразователь 1 перемещения (фиг.1), дискриминатор 2 с двумя входами, первый из которых соединен с выходом преобразователя перемещения, а второй подключен к общей шине, ключевой элемент 3 и блок 4 управления ключом, подключенный выходом к управляющему входу ключевого элемента.

В устройство для формирования импульса начала отсчета введен второй преобразователь 5 перемещения, выполненный в виде оптически связанных источника света 6, подвижного звена 7 с окном и фотоприемника 8. Выход фотоприемника 8 образует выход преобразователя 5 перемещения и подключен к выходу блока 4 управления ключом.

Преобразователь 1 перемещения содержит оптически связанные источник 9 света, подвижное звено 10 с окном и два фотоприемника 11 и 12, включенных по дифференциальной схеме.

Блок 4 управления ключом содержит компаратор 13 с входами для опорного и измерительного сигналов и источник 14 опорного напряжения, подключенный выходом к входу для опорного сигнала компаратора. Вход для измерительного сигнала компаратора образует вход блока 4 управления ключом, выходом которого является выход компаратора.

Подвижные звенья 7, 10 преобразователей 5, 1 перемещения кинематически связаны с подвижным звеном измерителя перемещения.

Объединенные между собой выход дискриминатора 2 и выход ключевого элемента 3 образуют выход устройства для формирования импульса начала отсчета.

Размеры окна подвижного звена 7 соответствуют размерам фотоприемника 8, ширина окна подвижного звена 10 - расстоянию между центрами фотоприемников 11, 12, которые размещены вдоль подвижного звена 10 рядом друг с другом. Конструктивно подвижные звенья 7, 10 и подвижное звено измерителя 15 перемещения могут быть объединены в одно подвижное звено. В этом случае, например, в измерителе угловых перемещений окна преобразователей 5, 1 могут быть расположены симметрично либо вдоль одного радиуса на различных дугах подвижного звена измерителя либо вдоль одной дуги, при этом фотоприемники 8 и 11, 12 размещены на корпусе устройства аналогично размещению окон на подвижном звене. При совмещении осей окон с осями симметрии фотоприемников 8 и 11, 12 фотоприемник 8 открывается полностью, а фотоприемники 11, 12 - наполовину.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, когда окна подвижных звеньев 7, 10 смещены относительно фотоприемников 8, 11, 12 на величину, большую ширины окна, модуляция светового потока от источников 6, 9 света подвижными звеньями отсутствует. Сигнал постоянного тока на выходе преобразователя 5 определяется темновым потоком фотоприемника 8 и его значение близко к нулевому уровню, а сигнал на выходе преобразователя равен нулю, так как для компенсации постоянной составляющей сигнала фотоприемники 11, 12 включены по балансной (дифференциальной) схеме.

Напряжение на входе для опорного сигнала компаратора 13 превышает величину измеряемого сигнала с выхода фотоприемника 8, поэтому на выходе компаратора сформировано напряжение, открывающее ключевой элемент 3, при этом выход дискриминатора 2 подключается через ключевой элемент 3 к общей шине, благодаря чему независимо от величины входного сигнала сигнал на выходе дискриминатора 2 отсутствует.

При перемещении подвижного звена измерителя 15 перемещаются подвижные звенья 7, 10 преобразователей перемещений 5, 1. При достижении положения, при котором начинается сопряжение окна подвижного звена 7 с фотоприемником 8 и окна подвижного звена 10 с фотоприемниками 11, 12, сигналы на выходе преобразователей 5, 1 начинают изменяться. Сигнал на выходе преобразователя 5 непрерывно возрастает, достигая максимального значения при совмещении осей симметрии окна подвижного звена 7 и фотоприемника 8. Выходной сигнал преобразователя 5 непрерывно контролируется компаратором 13. При достижении этим сигналом величины опорного напряжения источника 12 компаратор 13 переключится в другое положение и на его выходе появится сигнал, выключающий ключевой элемент 3. Последний отключит выход дискриминатора 2 от общей шины, разрешая тем самым работу дискриминатора.

Одновременно с этим появляется сигнал на выходе преобразователя 1. При изменении светового потока источника 9, осуществляемого подвижным звеном 10, за счет наличия пространственного сдвига между фотоприемниками 11, 12 их выходные сигналы сдвигаются по временной фазе друг относительно друга. Благодаря этому суммарный (выходной) сигнал фотоприемников 11, 12 имеет знакопеременный характер с двумя экстремальными значениями, а его фаза определяется направлением перемещения подвижного звена 10.

При перемещении подвижного звена 10 в одном направлении суммарный сигнал фотоприемников 11, 12 сначала возрастает до максимального значения, а затем уменьшается, изменяет свой знак и достигает минимального значения. При движении подвижного звена 10 в противоположном направлении фаза суммарного сигнала фотоприемников 11, 12 изменяется на 180^о.

Положение подвижного звена 10, когда его окно расположено симметрично относительно фотоприемников 11, 12, фотоприемники освещены одинаково и их сигналы равны, а выходной (суммарный) сигнал преобразователя 1 равен нулю, является моментом начала отсчета. Выходной сигнал преобразователя поступает на первый вход дискриминатора 2, который сравнивает этот сигнал с нулевым уровнем. При переходе выходного сигнала преобразователя 1 через нулевое значение на выходе дискриминатора 2 формируется импульс начала отсчета.

Введение дополнительного преобразователя перемещения в устройство для формирования импульса начала отсчета позволило упростить техническую реализацию канала управления ключевым элементом и повысить надежность устройства.