Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений в фазовый сдвиг

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений в фазовый сдвиг

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБ- . РАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ФАЗОВЫЙ СДВИГ, содержащий.оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы с нанесенными на них основными круговыми растровыми решетками, четыре фотоприемника, смещенные один относительно другого на величину , равную 1/4 периода основных круговых растровых решеток, первый и второй дифференциальные усилители, к входам которых попарно подключены фотоприемники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода основных круговых растровых решеток, два блока перемножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей , генератор, выход которого соединен .с вторыми входами первого и второго блоков перемножения, фазосдвигающую цепочку,, входы которой подключены к выходам первого и второго блоков перемножения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем преобразования углового перемещения в диапазоне углов О-ЗбО, он снабжен оптически связанными дополнительным источником света, подключенным к генератору, на подвижный и неподвижный элементы нанесены дополнительные круговые растровые решетки с числом штрихов, отличающимся от числа штрихов основных круговых растровых решеток на единицу, четьфьмя дополнительными фотоприемниками, смещенными один относитепьно другого на величину, равную 1/4 периода дополнительных круговых растровых решеток, третьим и четвертым дифференциальными усилитeлями к входам которых попарно i подключены дополнительные фотоприемники , сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода дополнительных круговых растровых решеток, четьфьмя дополнительными блоками перемноже- , ния, вькоды первого, второго, третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены соответственно о с первыми входами первого и четвер00 того, первыми входами второго и 00 о третьего, вторыми входами первого и третьего, вторьми входами второго и четвертого дополнительных блоков пеtsD ремножения, сумматором, входы которого подключены к выходам первого и второго дополнительных блоков перемножения , блоком вычитания, входы которого под1спючены к выходам третьего и четвертого дополнительных блоков перемножения, дополнительной фазовращающей цепочкой, входы которой подключены к выходам сумматора и блока вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(SD G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3490467/18-28 (22) 13. 09. 82 (46) 30.03.84. Бюл. № 12 (72) В.В. Титов и Ю.П. Перфильев (53) 531.717 (088.8), (56) 1. Патент ФРГ № 1698.280, кл. 42 й, 1/15, 2. Авторское свидетельство СССР № 623103, кл. G 01 В 9/00, 1977. (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБ.РАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В ФАЗОВЫЙ СДВИГ, содержащий .оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы с нанесенными на них основными круговыми растровыми решетками, четыре фотоприемника, смещенные один относительно другого на величину, равную 1/4 периода основных круговых растровых решеток, первый и второй дифференциальные усилители, к входам которых попарно подключены фотоприемники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода основных круговых растровых решеток, два блока перемножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей, генератор, выход которого соединен .е вторыми входами первого и второго блоков перемножения, фазосдвигающую цепочку,. входы которой подключены к выходам первого и второго блоков перемножения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем преобразования углового перемещения в диапазоне углов

„,Я0„„1083О72 А

0-3601, он снабжен оптически связанными дополнительным источником света, подключенным к т енератору, на подвижный и неподвижный элементы нанесены дополнительные круговые растровые решетки с числом штрихов, отличающимся от числа штрихов основных круговых растровых решеток на единицу, четырьмя дополнительными фотоприемниками, смещенными один относительно другого на величину, равную 1/4 периода дополнительных круговых растровых решеток, третьим

-и четвертым дифференциальными усилителями, к входам которых попарно подключены дополнительные фотоприФ емники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода дополнительных кру" говых растровых решеток, четырьмя дополнительными блоками перемноже-, Я ння, выходы первого, второго, третьего и четвертого дифференциальных

Эаю усилителей соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого, первыми входами второго и

Q0 третьего, вторыми входами первого и CO третьего, вторыми входами второго и 4 Р четвертого дополнительных блоков пе- . 3 ремножения, сумматором, входы которо- Я го подключены к выходам первого и второго дополнительных блоков перемножения, блоком вычитания, входы которого подключены к выходам третье- ф го и четвертого дополнительных блоков перемножения, дополнительной фазовращающей цепочкой, входы которой подключены к выходам сумматора и блока вычитания.

1083072

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразованчя угловых перемещений различных объектов в фазовый сдвиг, например, в системах автоматического управления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений в фазовый сдвиг, 10 содержащий оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы с нанесенными на них основными круговыми растровыми решетками, четыре фотоприемника, смещенные один относительно другого на величину, равную 1/4 периода основных круговых растровых решеток, первый и второй дифференциальные усилители, к входам которых попарно подключены . фотоприемники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода основных круговых растровых решеток, два блока перемножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей, генера-. тор, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков перемножения, фазосдвигающую цепочку,, входы которой подключены к выходам первого и второго блоков перемножения Г1) и f23.

Недостатком преобразователя является невозможность позиционного

35 съема информации о положении объекта, что противоречит ограничению функциональных возможностей при использовании.

Цель изобретения — расширение . функциональных возможностей путем преобразования углового положения неподвижного преобразователя в диа пазоне углов 0-Зб0

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений в фазовый сдвиг, содержащий оптически связанные источник света, подвижный и неподвижный элементы с нанесенными на них основными круговыми растровыми решетками, четыре фотоприемника, смещенные один относительно другого на величину, равную 1/4 периода основных круговых растровых решеток, первый и второй дифференциальиый усилители, к входам которых попарно подключены фотоприемники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине периода основных круговых растровых решеток, два блока перемножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго дифференциальных усилителей, генератор, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков перемножения, фазосдвигающую цепочку, входы которой. подключены к выходам первого и второго блоков перемножения, снабжен оптически связанными дополнительным источником света, подключенным к генератору, на подвижный и неподвижный элементы нанесены дополнительные круговые растровые решетки с числом штрихов, отличающимся от числа штрихов основных круговых растровых решеток на единицу, четырьмя дополнитепьными фотоприемниками, смещенными один относительно другого на величину, равную 1/4 периода дополнительных круговых растровых решеток, третьим и четвертым дифференциальными усилителями,к входам которых попарно подключены дополнительные фотоприемники, сдвинутые один относительно другого на величину, равную половине. периода дополнительных круговых растровых решеток, четырьмя дополнительными блоками перемножения, выходы первого, второго, третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого, первыми входамн второго и третьего, вторыми входами первого и третьего, вторыми входами второго и четвертого дополнительных блоков перемножения, сумматором, входы которого подключены к выходам первого и второго дополнительных блоков перемножения, блоком вычитания, входы которого подключены к выходам треть-, его и четвертого дополнительных блоков перемножения, дополнительной фазовращающей цепочкой, входы которой подключены к выходам сумматора и блока вычитания.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1, источник 2 света, дополнительный источник 3 света, подключенный к генератору 1 подвижный элемент 4 с нанесенными на него основной 5 и дополнительной 6 круговыми растровыми решетками, неподвижный элемент 7 с нанесенными на него осз 10830 новной 8 и дополнительной 9 круговыми растровыми решетками, фотоприемники 10-13„ дополнительные фотоприемники 14-17, первый дифференциальный усилитель 18, к входам которого подключены фотоприемники 10 и 12, второй дифференциальный усилитель 19, к входам которого подключены фотоприемники 11 и 13, третий дифференциальный усилитель 20, к входам кото- 1О рого подключены дополнительные фотоприемники 14 и 16, четвертый дифференциальный усилитель 21, к входам которого подключены дополнительные фотоприемники 15 и 18, блоки 22 и 23 15 перемножения, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго дифференциальных усилителей 18 и 19, вторые входы подключены к генератору 1, дополни- 20 тельные блоки 24-27 перемножения, выходы первого, второго, третьего, четвертого дифференциальных усилителей 18-21 соединены соответственно с первыми входами первого и четвер- 25 того, первыми входами второго и третьего, вторыми входами первого и третьего, вторыми входами второго и четвертого дополнительных блоков 24-27 перемножения, сумматор 28, входы которого подключены к выходам первого и второго дополнительных блоков 24 и 25 перемножения, блока

29 вычитания, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого З дополнительных блоков 26 и 27 перемножения, фазовращающую цепочку 30, входы которой подключены к выходам первого и второго блоков 22 и 23 перемножения, дополнительную фазо- 4О вращающую цепочку 31, входы которой подключены к выходам сумматора 28 и блока 29 вычитания.

Преобразователь работает следую45 щим образом.

Растровое сопряжение, формируемое основными круговыми растровыми решетками 5 и 8, нанесенными на

\ подвижный и неподвижный элементы

4 и 7, освещается немодулированным источником 2 света. Растровое сопряжение, формируемое дополнительными круговыми растровыми решетками

6 и 9, нанесенными на подвижный и неподвижный элементы 4 и 7, освещается дополнительным модулированным источником 3 света, управляемым генератором 1.

72 4

Противофа1ные сигналы с фотоприемников 10 и i2 поступают на входы первого дифферелциального усилителя

18, противофаэные сигналы, снимаемые с фотоприемников 11 и 13, поступают на входы второго дифференциального усилителя 19, противофазные сигналы, снимаемые с дополнительь х фотоприемников 14 и 16, поступают на входы третьего дифференциального усилителя

20, противофазные сигналы, снимае мые с дополнительных фотоприемников

15 и 17, поступают на входы четвертого дифференциального усилителя 21.

При вращении подвижного элемента 4 относительно неподвижного элемента 5 на выходе дифференциальных усилителей 18-21 формируются сигналы

U =U 51п ХсА, 8

U =U co5 NoL

19 В

2 1-1

20 tel

0 =0 С05 (N-110! 51П И

21 1и о где Uù — максимальное значение сигнала

N — количество штрихов основной круговой растровой решетки 5 (N-1) — количество штрихов дополнительной круговой

l растровой решетки 6 с - — угол поворота подвижно- го элемента 4 относительно неподвижного элемента 7

Ld — частота генератора 1.

Сигналы с выходов дифференциальных усилителей 18 и 19 поступают на первые входы блоков 22 и 23 пере:множения, на вторые входы которых поступает сигнал с генератора 1.

На выходе блоков 22 и 23 перемножения формируются сигналы

U =0 Sin NK5in у.у (Ф о

u, =u со5 Ы5 «<.

23 ь О

Сигналы с выходов блоков 22 и 23 перемножения поступают на вход фазовращающей цепочки 30, на выходе которой формируется сигнал „ (о

Сигналы с выходов- дифференциальных усилителей 18-21 поступают на входы дополнительных блоков 24-27 перемножения. Выходные сигналы с до1083072

-К U cos (lv t++) 15

ВНИИПИ Salas 1729/37 Тираж 587 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 полнительных блоков перемножения

24 и 25 поступают на входы сумматора 28, а выходные сигналы с дополнительных блоков 26 и 27 перемножения поступают на входы блока 29 вычитания.

На выходе сумматора 28 и блока 29 вычитания формируются сигналы

О

Ол=к1и пы k cosd,5i ю т. san+

m o где К„ — коэффициент пропорциональности.

Сигналы с выходов сумматора 28 и блока 29 вычитания поступают на 20 дополнительную фазовращающую цепочку 3 1, гДе суммируются. На выходе фазовращающей цепочки 31 формируется сигнал где К вЂ” коэффициент пропорциональ;

2 ности.

Таким образом, на выходе фазовращающей цепочки 30 фаза информационного сигнала изменяется на

О

360 при повороте подвижного элемента

4 на величину, равную одному периоду основной круговой растровой решетки

5, а на выходе фазовращающей цепочки

31 фаза информационного сигнала измео няется на 360 при повороте подвижного элемента 4 на 360

Использование преобразователя позволяет осуществлять позиционный съем информации о положении объекта по выходам грубого и точного отсчетов с однозначной привязкой системы грубого отсчета к фиксированному начальному отсчетному положению преобразователя.